Brevet FR2893303A1 — publié le 20070518

La présente invention est relative à un pédalier de cycle tel qu'un vélo de course, un vélo tout terrain, ou encore les cycles à assistance motorisée nécessitant l'utilisation d'un pédalier pour lancer le moteur. Elle trouvera tout particulièrement son application chez les constructeurs et chez les commerçants de cycle. Les pédaliers sont généralement montés en rotation sur le cadre du cycle et sont soumis à un mouvement de rotation généré par le pédalage exercé par un cycliste, le mouvement de rotation du pédalier entraînant par le biais d'une chaîne ou d'une courroie de transmission l'une des roues du cycle, généralement la roue arrière. Le pédalier se compose en partie de deux manivelles et d'au moins un plateau solidaire desdites manivelles, les deux manivelles étant solidarisées l'une à l'autre au niveau de leur extrémité axiale au moyen d'un arbre de liaison, plus couramment appelé l'axe du pédalier, ledit arbre étant logé dans une cage sur le cadre du cycle ; les manivelles sont disposées à cent quatre vingt degrés l'une par rapport à l'autre et disposent chacune à leur extrémité radiale d'une pédale, le pédalage du cycliste exerçant un effort sur les pédales se traduisant par un effort radial et un effort tangentiel sur les manivelles, ledit effort tangentiel générant la rotation du plateau. Il est connu de réaliser le montage du pédalier sur le cadre du cycle en assemblant l'arbre de liaison en liaison pivot, par exemple au moyen de roulements montés à l'intérieur de la cage du cadre du cycle ; les efforts exercés sur les manivelles durant le pédalage sont donc reportés sur l'arbre de liaison qui par conséquent est soumis à des contraintes de torsion résultant des efforts tangentiels exercés sur les manivelles et de la résistance exercée par la chaîne ou la courroie de transmission qui engrène avec le plateau, et à des contraintes de flexion provenant des efforts radiaux exercés sur les manivelles et qui se reportent directement sur les extrémités de l'arbre de liaison solidaires desdites manivelles. GML001•FR-4 TEXTE DEPOSE - 2 L'arbre de liaison est donc soumis en permanence à des efforts de torsion et de flexion au cours du pédalage ; l'intensité des efforts variant en fonction des conditions d'utilisation du cycliste ; l'arbre de liaison des pédaliers actuels est donc conçu généralement en acier, ce qui lui procure en particulier une bonne résistance mécanique aux contraintes de flexion, évitant éventuellement les risques de rupture de l'arbre en condition extrême d'utilisation. L'utilisation de l'acier présente cependant l'inconvénient d'augmenter la masse du pédalier et donc celle du cycle ; ce qui va à l'encontre de la réduction de la masse des cycles qui représente l'un des objectifs essentiels de tous les constructeurs, et plus spécialement des fabricants de vélos de compétition. Les manivelles étant montées sur les extrémités axiales de l'arbre de liaison, celui-ci présente donc une longueur au moins égale à la largeur de la cage du cadre du cycle augmentée de la largeur des deux extrémités axiales des manivelles. Pour des raisons d'ergonomie, les pédales doivent être espacées d'une distance convenable pour procurer une aisance au cycliste et optimiser l'effort de pédalage ; cette distance est néanmoins proche de la longueur de l'arbre de liaison, de sorte que les cyclistes frottent souvent leurs chevilles sur les manivelles au cours du pédalage, entraînant par conséquent des blessures, voire des saignements. La présente invention a pour but de remédier à de tels inconvénients en proposant un pédalier de cycle permettant de réduire la masse du cycle et d'éviter les blessures du cycliste. A cet effet, l'invention concerne un pédalier de cycle tel qu'un vélo, monté en rotation sur le cadre dudit cycle suivant un axe de rotation perpendiculaire au plan du cadre, permettant lors du pédalage l'entraînement, via une chaîne ou une courroie de transmission, d'au moins une des roues du cycle, ledit pédalier se composant de deux manivelles disposées de part et d'autre du plan du cadre et soumises à un effort tangentiel et à un effort. radial au GML001-FR-4 TEXTE DEPOSE - 3 - cours du cycle de pédalage, d'au moins un plateau d'entraînement adjacent à l'une des manivelles et solidaire de celle-ci, lesdites manivelles étant solidarisées par leur extrémité axiale à un arbre de liaison dont l'axe correspond à l'axe de rotation du pédalier, ledit arbre de liaison reportant sur le plateau les efforts tangentiels exercés sur les manivelles au cours du pédalage entraînant la rotation dudit plateau et donc la chaîne ou la courroie de transmission ; l'invention est remarquable en ce que le montage du pédalier sur le cycle est constitué par des moyens d'assemblage en liaison pivot entre les extrémités axiales des manivelles et le cadre du cycle permettant de reporter sur ledit cadre les efforts radiaux exercés sur les manivelles au cours du pédalage, avec la conséquence d'une part de soulager mécaniquement l'arbre de liaison en n'exerçant sur celui-ci que des contraintes de torsion et d'en réduire les dimensions et d'autre part de réduire l'entraxe entre les extrémités axiales des manivelles. On comprend bien que l'invention permet avantageusement de modifier la matière utilisée pour la conception de l'arbre de liaison du fait de la suppression des contraintes de flexion qui ne s'exercent plus sur ledit arbre mais sur le cadre du cycle ; l'arbre pourra ainsi être conçu dans un matériau plus léger et résistant aux contraintes de torsion, contribuant ainsi à la réduction de la masse du cycle, ce qui est encore renforcé par la diminution des dimensions de l'arbre ayant pour autre avantage majeur d'améliorer l'ergonomie du cycle et de dégager de l'espace pour les chevilles du cycliste au cours d'un cycle de pédalage, réduisant ainsi les risques de blessures. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront mieux de la description qui va être donnée et s'appuie d'un exemple non limitatif de l'invention en référence aux dessins annexes dans lesquels : - la figure 1 représente en coupe verticale axiale un pédalier selon l'invention assemblé sur un cadre de cycle, GML001-FR-4 TEXTE DEPOSE - 4 - - la figure 2 représente une vue éclatée du pédalier seul tel que représenté à la figure 1, - la figure 3 représente en coupe partielle un mode de montage d'une pédale sur une manivelle du pédalier 5 conforme à la présente invention. Le pédalier 1 de cycle objet de la présente invention est notamment destiné aux cycles du type vélo de course, vélo tout terrain, en particulier ceux utilisés pour effectuer de la compétition ou un usage intensif. Le 10 pédalier 1, représenté sur la figure 1, est monté sur le cadre 3 du cycle et il est en rotation par rapport à celui-ci suivant un axe de rotation 5 perpendiculaire au plan longitudinal P du cadre 3 du cycle, ledit plan P étant, dans des conditions normales d'utilisation, confondu 15 avec le plan sagittal du cycliste lorsqu'il est en position assise sur le cycle. En référence aux figures 1 et 2, le pédalier 1 se compose de deux manivelles 7, 9 constituées d'un corps 11, 13 servant de bras de levier lorsque le cycliste 20 pédale, d'une extrémité axiale 15, 17 disposée dans l'axe de rotation 5 du pédalier 1, et d'une extrémité radiale 19, 21 sur laquelle est fixée une pédale 23 telle que celle représentée sur la figure 3. Dans un mode préférentiel et non limitatif, les pédales utilisées sont 25 celles décrites dans le brevet en France FR 2846724. Les manivelles 7, 9 sont disposées de part et d'autre du plan P à égale distance, et décalées de cent quatre vingt degrés (180 ) l'une par rapport à l'autre suivant l'axe de rotation 5 ; les deux manivelles 7, 9 sont donc 30 antisymétriques dans le repère défini par le plan P et l'axe de rotation 5. Le pédalier 1 comprend également au moins un plateau 25 d'entraînement d'axe de rotation l'axe 5 du pédalier ; il comprend, par exemple, au moins une roue 35 dentée 27, 29 sur laquelle engrène une chaîne ou une courroie de transmission qui entraîne en rotation au moins l'une des roues du cycle, de préférence la roue arrière, lors de la rotation du plateau générée par le pédalage du GML001-FR-4 TEXTE DEPOSE 5 -- cycliste. Le plateau 25 est disposé dans un plan parallèle au plan P et est adjacent à l'une des manivelles 7, 9, de préférence la manivelle de droite 9. Dans un mode préférentiel et non limitatif, le plateau utilisé est celui ayant fait l'objet de la demande de brevet en France FR 05.00505. Les manivelles 7, 9 sont solidarisées et fixées l'une à l'autre par un arbre de liaison 31, représenté sur la figure 1, dont l'axe est confondu avec l'axe de rotation 5 du pédalier 1 ; la fixation de l'arbre de liaison est réalisée au niveau des extrémités axiales 15, 17 des manivelles. Le plateau 25 est solidaire des manivelles 7, 9 et de l'arbre de liaison 31, la fixation du plateau étant réalisée, dans un mode préférentiel et non limitatif, sur l'une des manivelles. L'ensemble manivelles 7, 9, arbre de liaison 31 et plateau 25 est donc solidaire et tourne à une même vitesse de rotation. Au cours du pédalage du cycliste, les extrémités radiales 19, 21 des manivelles 7, 9 sont soumises à des efforts radiaux et des efforts tangentiels ; les efforts tangentiels exercés sur les extrémités radiales 19, 21 sont transférés sur l'arbre de liaison 31 qui est soumis à des contraintes de torsion, puis reportés sur le plateau 25 permettant sa rotation et l'entraînement de la chaîne ou de la courroie de transmission. Le pédalier 1 est remarquable en ce qu'il comprend des moyens d'assemblage en liaison pivot entre les extrémités axiales 15, 17 des manivelles 7, 9 et le cadre 3 ; cette conception du pédalier a pour fonction de reporter sur le cadre 3 les efforts radiaux auxquels sont soumis les extrémités radiales 19, 21 des manivelles au cours du pédalage. Une telle conception est remarquable en ce qu'elle soulage mécaniquement l'arbre de liaison 31 en limitant les efforts exercés sur celui-ci au cours du pédalage ; en effet, l'arbre de liaison est monté libre dans la cage 33 du cadre 3 du cycle et n'est soumis uniquement qu'à des contraintes de torsion correspondant au report des efforts tangentiels d'au moins l'une des GML001-FR-4 TEXTE DEPOSE - 6 manivelles sur le plateau 25. La réduction des contraintes sur l'arbre de liaison 31 du pédalier 1 aux seules contraintes de torsion, présente pour avantage de fabriquer ledit arbre 31 dans un matériau plus léger que l'acier, et on utilisera dans un mode préférentiel et non limitatif un alliage d'aluminium qui résiste convenablement aux contraintes de torsion. Une telle conception d'assemblage en liaison pivot entre les manivelles 7, 9 et le cadre 3 est également remarquable en ce qu'elle permet de réduire l'entraxe e , représenté sur la figure 1, séparant les extrémités axiales 15, 17 des manivelles ; en effet, les manivelles 7, 9 sont assemblées directement sur les extrémités latérales 35, 37 du cadre 3, ce qui permet de réduire la longueur de l'arbre de liaison 31 qui n'a plus à supporter les manivelles, ses seules fonction étant de transmettre le mouvement de rotation sur le plateau 25 et de maintenir fixées les manivelles 7, 9 en respectant un angle de calage entre celles-ci. Tels que représentés sur les figures 1 et 2, les moyens d'assemblage en liaison pivot des manivelles 7, 9 sur le cadre 3 sont dans un mode préférentiel et non limitatif constitués par deux bagues 39, 41 de montage sur le cadre 3, par des roulements 43, 45, par les extrémités axiales 15, 17, et par des moyens d'arrêt en translation des manivelles. Les bagues 39, 41 de montage sont fixées par vissage sur les extrémités latérales 35, 37 du cadre 3. Pour cela, les extrémités latérales 35, 37 sont taraudées et les bagues 39, 41 disposent d'une première extrémité 47, 49 filetée qui se termine par un épaulement 51, 53 servant d'arrêt sur le cadre 3, les secondes extrémités 55, 57 des bagues 39, 41 reçoivent les cages internes 59, 61 des roulements 43, 45 et ont donc un diamètre correspondant, les cages externes 63, 65 des roulements 43, 45 étant quant à elles montées dans les extrémités axiales 15, 17 des manivelles 7, 9, qui disposent d'une forme alésée 67, 69 de diamètre correspondant à celui de la cage externe 63, 65 GML001-FR-4 TEXTE DÉPOSE - 7 - des roulements permettant de recevoir ladite cage externe. Les conditions de montage des roulements 43, 45 dans les alésages 67, 69 et sur les bagues 39, 41 respecteront de préférence les règles de l'art de montage des roulements connues de l'homme du métier. Dans un mode préférentiel et non limitatif de conception qui est représenté sur les figures 1 et 2, l'arbre de liaison 31 est constitué par les extrémités axiales 15, 17 des deux manivelles 7, 9 qui se prolongent vers l'intérieur de la cage 33 du cadre 3 suivant l'axe de rotation 5, les deux prolongements 71, 73 disposant de moyens d'accouplement 75, 77 permettant de reporter l'effort de torsion sur le plateau entraînant sa rotation. Ces moyens d'accouplement 75, 77 sont mis en oeuvre de préférence par des cannelures, l'un des prolongements 71 se terminant en forme d'arbre conique cannelé 75 constituant la partie mâle qui coopère avec la partie femelle constituée par le second prolongement 73 qui se termine en forme de moyeu conique cannelé 77. Les moyens d'arrêt en translation des manivelles 7, 9 permettent de maintenir celles-ci assemblées et accouplées, garantissant le montage convenable du pédalier 1 sur le cadre 3 du cycle. Ces moyens sont obtenus par le prolongement 71 mâle de l'extrémité axiale 15 de la manivelle 7, c'est-à-dire l'arbre 75, ledit prolongement 71 étant creux et taraudé sur sa partie intérieure 79 qui reçoit une vis d'arrêt 81 pénétrant à l'intérieur 83 du prolongement femelle 73 de l'extrémité axiale 17 de la seconde manivelle 9, c'est-à-dire le moyeu 77, la tête 85 de la vis 81 venant en appui sur un épaulement 87 réalisé à l'intérieur 83 dudit prolongement 73, permettant de maintenir serrées entre-elles les deux extrémités axiales 15, 17 une fois la vis 81 assemblée sur la partie intérieure 79. Dans un mode préférentiel d'assemblage, le pédalier comprend une rondelle préformée 86 représentée sur les figures 1 et 2 qui permet de contraindre les roulements 43 et 45 et d'absorber les différentes tolérances de fabrication du cadre 3 et des manivelles 7 GML001-FR-4 TEXTE DEPOSE - 8 - et 9. Une telle conception de l'arbre de liaison 31 constitué directement par les extrémités axiales 15, 17 des manivelles 7, 9, contribue à réduire la quantité de matière utilisée pour concevoir le pédalier 1 objet de l'invention, et tend donc à diminuer sa masse. On pourra cependant envisager de concevoir séparément l'arbre de liaison qui s'intègre complètement à l'intérieur des extrémités axiales 15, 17 des manivelles 7, 9 et coopère, dans ce cas, avec des formes adaptées et usinées sur celles-ci, remplissant les mêmes fonctions que celles décrites précédemment. Les extrémités axiales 15, 17 comprennent des moyens d'indexation, non représentés sur les figures, qui permettent de caler angulairement les corps 11, 13 des manivelles 7, 9 à cent quatre vingt degrés l'un par rapport à l'autre. Ces moyens d'indexation sont, dans un mode préférentiel et non limitatif, constitués par les cannelures sur l'arbre 75 et sur le moyeu 77, les cannelures sur l'arbre 75 présentant par exemple au moins une dent de largeur différente des autres dents et les cannelures sur le moyeu 77 présentant un creux de largeur correspondante à celle de ladite dent, cette conception nécessitant de disposer ladite dent face audit creux pour pouvoir engrener les cannelures de l'arbre 75 dans celles du moyeu 77. Le prolongement 71 sur l'extrémité axiale 15 de la manivelle 7 a un diamètre externe Dl qui, dans un mode préférentiel et non limitatif de conception, est égal au diamètre externe D2 du prolongement 73 sur l'extrémité axiale 17 de la manivelle 9. Ces diamètres Dl, D2 sont inférieurs au diamètre interne D3 sur les bagues 39, 41 afin de permettre l'insertion sans frottement des prolongements 71, 73 à l'intérieur desdites bagues 39, 41. Selon un mode préféré de réalisation, le plateau 25 est monté sur l'extrémité axiale 15, 17 de l'une des manivelles 7, 9 qui comprend un diamètre externe 88 à denture 89 destinée à recevoir la denture 91 réalisée à GML001-FR-4 TEXTE DEPOSE - 9 l'intérieur du plateau 25, ledit plateau étant arrêté en translation au moyen d'un écrou de serrage 93 qui se visse sur le filetage 95 également réalisé sur le diamètre externe 88. Ce mode de montage est remarquable en ce qu'il laisse la possibilité de régler angulairement le plateau 25 par rapport aux manivelles 7 et 9. Dans un mode préférentiel de conception qui est représenté sur la figure 3, les pédales 23 du cycle sont montées en liaison pivot 97, et par assemblage direct, sur les extrémités radiales 19, 21 des manivelles 7, 9 ; la liaison pivot 97 étant constituée par au moins un roulement 99 qui est monté directement entre la pédale 23 et la manivelle 7, 9. L'extrémité de la pédale se termine par un axe creux 101, le diamètre externe 103 de l'axe 101 recevant la cage interne 105 du roulement 99, la cage externe 107 dudit roulement étant insérée dans l'alésage 109 réalisé sur l'extrémité radiale 19, 21 de la manivelle 7, 9. Le diamètre interne 111 de l'axe creux 101 de la pédale 23 est taraudé et reçoit par vissage une vis d'arrêt 113 en translation de la pédale 23 sur le roulement 99, l'épaulement 115 sur l'axe 101 et la tête 117 de la vis d'arrêt 111 étant en appui sur les extrémités latérales du roulement 99 lors du serrage de ladite vis 111. Cette conception est remarquable en ce qu'elle supprime toute pièce complémentaire d'assemblage, ce qui contribue par conséquent à alléger le pédalier 1 de la présente invention. D'autres mises en œuvre du pédalier à la portée de l'homme du métier pourront être envisagées sans pour autant 30 sortir du cadre de la présente invention. GML001-FR-4 TEXTE DEPOSE REVENDICATIONS 1 - Pédalier (1) de cycle tel qu'un vélo, monté en rotation sur le cadre (3) dudit cycle suivant un axe de rotation (5) perpendiculaire au plan P du cadre (3), permettant lors du pédalage l'entraînement, via une chaîne ou une courroie de transmission, d'au moins une des roues du cycle, ledit pédalier (1) se composant de deux manivelles (7, 9) disposées de part et d'autre du plan P du cadre (3) et soumises à un effort tangentiel et à un effort radial au cours du cycle de pédalage, d'au moins un plateau (25) d'entraînement adjacent à l'une des manivelles (7, 9) et solidaire de celle-ci, lesdites manivelles (7, 9) recevant à leur extrémité radiale (19,21) une pédale (23) et étant solidarisées par leur extrémité axiale (15, 17) à un arbre de liaison (31) dont l'axe correspond à l'axe de rotation (5) du pédalier (1), ledit arbre de liaison (31) reportant sur le plateau (25) les efforts tangentiels exercés sur les manivelles (7, 9) au cours du pédalage entraînant la rotation dudit plateau (25) et donc la chaîne ou la courroie de transmission, caractérisé en ce que le montage du pédalier (1) sur le cycle est constitué par des moyens d'assemblage en liaison pivot entre les extrémités axiales (15, 17) des manivelles (7, 9) et le cadre (3) du cycle permettant de reporter sur ledit cadre (3) les efforts radiaux exercés par les manivelles (7 , 9) au cours du pédalage, avec la conséquence d'une part de soulager mécaniquement l'arbre de liaison (31) en n'exerçant sur celui-ci que des contraintes de torsion et donc d'en réduire les dimensions, et d'autre part de réduire l'entraxe e entre les extrémités axiales (15, 17) des manivelles (7, 9). 2 - Pédalier (1) de cycle selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens d'assemblage en liaison pivot entre les extrémités axiales (15, 17) des manivelles (7, 9) et le cadre (3) sont constitués par au moins : - deux bagues (39, 41) de montage sur le cadre (3), - deux roulements (43, 45), GML001-FR-4 SUITE NOTIFICATION DR//SL- 11 - - les extrémités axiales (15, 17) des deux manivelles (7, 9), - des moyens d'arrêt en translation des deux manivelles (7, 9). 3 - Pédalier (1) de cycle selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les roulements (43, 45) ont leur cage intérieure (59, 61) montée sur les bagues (39,41), et leur cage extérieure (63, 65) montée sur les extrémités axiales {15,17) des manivelles (7, 9). 4 - Pédalier (1) de cycle selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les extrémités axiales (15, 17) disposent d'une forme alésée (67, 69) destinée à recevoir la cage externe (63, 65) des roulements (43, 45). 5 - Pédalier (1) de cycle selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'arbre de liaison (31) est constitué par les extrémités axiales (15, 17) des manivelles (7, 9), l'extrémité axiale (15) de l'une des manivelles (7) comprend un prolongement (71) en forme d'arbre conique cannelé (75) qui engrène avec la forme en moyeu conique cannelé (77) constituant le prolongement (73) de l'extrémité axiale (17) de la seconde manivelle (9). 6 - Pédalier (1) de cycle selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les extrémités axiales (15, 17) des manivelles (7, 9) comportent des moyens d'indexation constitués par l'arbre et le moyeu cannelés (75, 77) permettant de caler les corps (11, 13) des manivelles (7, 9) à cent quatre vingt degré (180 ) l'un par rapport à l'autre. 7 - Pédalier (1) de cycle selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les moyens d'arrêt en translation des manivelles (7, 9) sont constitués par une vis de blocage (81) qui est en appui dans le moyeu (73) cannelé de l'extrémité axiale (17) et se visse sur l'arbre (71) cannelé de l'extrémité axiale (15). 8 - Pédalier (1) de cycle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que GML001-FR-4 SUITE NOTIFICATION DR//SL-12 - l'extrémité axiale (15, 17) de l'une des manivelles (7, 9) comprend une denture (89) et un filetage (95), ladite denture (89) engrenant avec une denture (91) sur le plateau (25), et ledit filetage (95) recevant par vissage un écrou de serrage (93) du plateau (25) sur la manivelle (7, 9). 9 - Pédalier (1) de cycle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pédale (23) est montée directement au moyen d'un roulement (99) dans l'extrémité radiale (19,21), contribuant à alléger ledit pédalier (1). 10 - Pédalier (1) de cycle selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la cage externe (107) du roulement (99) est montée à l'intérieur de l'extrémité radiale (19, 21) de la manivelle (7, 9) et la cage interne (105) du roulement (99) est montée sur la pédale (23), l'arrêt de la pédale (25) sur la manivelle (7, 9) étant réalisé par une vis de blocage de la pédale (23) sur le roulement (99), le vissage étant réalisé directement sur ladite pédale (23). 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