Brevet FR2904961A1 — publié le 20080222

Domaine technique : La présente invention concerne une bicyclette comprenant un cadre, au moins deux roues et un pédalier de transmission à la roue arrière. Techniques antérieures et problème posé : Les bicyclettes existantes les plus courantes présentent d'importantes résistances à l'air, de par la position du cycliste dont l'axe longitudinal est perpendiculaire à l'avancement. Afin de réduire au minimum ces résistances de l'air à l'avancement, le cycliste doit être dans une position parfaitement horizontale. Cette position optimum devra être obtenue sans générer d'autres problèmes comme par exemple : l'augmentation exagérée du poids de la bicyclette ; le manque d'appuis pour la poussée des jambes ; la douleur ou la fatigue du cycliste générées par les appuis du corps mal positionnés ; le pilotage rendu difficile de par un manque de vision de la route. Une première tentative d'amélioration a été réalisée en 1934 en présentant le cycliste couché sur le dos. Cette construction offre effectivement moins de résistance à l'air, mais possède une construction mécanique croisée : Les jambes qui sont à l'avant entraînent la roue arrière et les bras qui sont à l'arrière dirigent la roue avant. Les renvois mécaniques de cette construction vont peser quelques kilogrammes supplémentaires ce qui ralentit le cycliste dans les côtes. D'autres brevets ont vu le jour avec une position couché sur le ventre, sans toutefois permettre de résoudre différents problèmes : En 1983, la demande de brevet FR 2 556 686 présentait un vélo avec une selle et un pédalier à l'arrière du moyeu arrière pour permettre d'incliner le dos horizontalement. Toutefois, les pieds restaient tout à fait en dessous du reste du corps, et aucun appui n'était prévu pour soulager les bras du poids du corps. En 1996, la demande de brevet WO 98/24683 présentait un vélo avec une selle et un pédalier coaxial avec le moyeu arrière. De plus, cette invention prévoyait un appui pour la poitrine afin de soulager les bras du poids du corps sur l'avant. Toutefois cet appui est surélevé par rapport au niveau de la selle, ce qui maintien le cycliste dans une position oblique. En 1997, la demande de brevet WO 99/19202 concernant un mode de propulsion linéaire, présentait une version d'application en relation avec la figure 4 de son 1 2904961 2 invention qui mentionnait une position allongée, ainsi qu'un appui pour la poitrine. Toutefois, cette version citée était parfaitement incomplète et ne permettait pas la réalisation de la bicyclette. En 2002, le brevet EP 1 398 257 A2 présentait une bicyclette avec une selle et deux pédaliers en dessous du moyeu arrière, ainsi qu'une position peu allongée et aucun appui pour l'avant du corps. Exposé de l'invention : Un but de l'invention est de proposer une bicyclette permettant de positionner le cycliste dans une position plus proche de l'horizontale que les précédentes, la tête en avant face au sol, qui soit à la fois ergonomique et efficace pour le pédalage et pour l'équilibre du cycliste. La bicyclette qui comprend un cadre avec une fourche de direction et deux roues, est caractérisée par le fait qu'elle présente un appui de bassin transversal et un pédalier de transmission à la roue arrière situé en arrière et au dessus de l'axe de roue arrière. Cet appui de bassin transversal est placé à une hauteur située au dessus du sommet des roues, afin de placer le centre de gravité suffisamment haut pour faciliter l'équilibre. Cet appui de bassin transversal est destiné à recevoir l'avant du bassin du cycliste : chaque côté de cet appui est destiné à recevoir l'os iliaque de la hanche. Chaque côté de cet appui présente au minimum deux faces : sa partie arrière présente une face regardant vers le haut destinée à recevoir l'arête antérieure de l'os iliaque afin de supporter le poids du corps ; cette face ne doit pas dépasser une certaine longueur de manière à ne pas gêner le mouvement de la cuisse vers le bas lors du pédalage. sa partie avant présente une face inclinée regardant vers le haut et l'arrière destinée à recevoir l'arête supérieure de l'os iliaque afin de générer un appui efficace de la hanche permettant la poussée de la jambe sur la pédale. La bicyclette selon une caractéristique secondaire, présente un appui de poitrine en avant de l'appui de bassin. Cet appui de poitrine est destiné à recevoir le sternum et les clavicules de manière à ne pas gêner la respiration du cycliste ni le mouvement des bras. Selon des caractéristiques auxiliaires : La bicyclette sur laquelle la fourche est assemblée au cadre par un jeu de direction, 35 présente un guidon fixé à la fourche en dessous du jeu de direction. La bicyclette présente un appui de visage en avant de l'appui de poitrine. 2904961 3 Cet appui de visage est équipé de deux miroirs permettant de voir devant en regardant en bas. Le pédalier est dans l'alignement de l'appui de poitrine et de l'appui de bassin de manière à ce que les jambes soient dans l'alignement du corps et présentent la plus faible 5 résistance à l'air. La bicyclette présente des pédales équipées d'un dispositif empêchant les pieds de glisser vers le bas. Dans la pratique, le cycliste enfourche la bicyclette en arrière de l'appui de bassin, il pose 10 ses mains sur le guidon pour prendre appui et venir poser le bassin et la poitrine dans les appuis prévus. Ensuite il positionne un pied sur une pédale, pousse avec le pied resté au sol et commence à pédaler. Dès qu'il avance, il garde l'équilibre en utilisant la direction qui lui permet de placer le centre de gravité au dessus des appuis au sol comme sur une bicyclette traditionnelle. Il place alors ses deux pieds sur les pédales afin de faire tourner 15 le pédalier qui entraîne la roue arrière et génère le déplacement de l'ensemble. Le pédalage est réalisé dans le même sens que sur une bicyclette traditionnelle. La plupart du temps et notamment dans les situations délicates, le cycliste garde la tête relevée. Dans les situations de recherche de vitesse ou pour soulager la nuque, il pose le visage dans l'appui prévu et voit la route grâce aux deux miroirs. 20 Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente une vue de profil de la bicyclette selon un premier mode de réalisation de l'invention, avec le cycliste en position de pédalage en fond graphique. La figure 2 représente une vue de dessus de la bicyclette. 25 La figure 3 représente une vue de devant de la bicyclette avec le cycliste en position de pédalage en fond graphique. La figure 4 représente une vue de dessus du cadre seul.. La figure 5 représente une vue de devant du cadre seul. La figure 6 représente une vue de profil du cadre seul. 30 La figure 7 représente une vue détaillée de dessus de l'ensemble fourche et guidon. La figure 8 représente une vue détaillée de devant de l'ensemble fourche et guidon. La figure 9 représente une vue détaillée de profil de l'ensemble fourche et guidon. La figure 10 représente une vue détaillée de devant de l'appui de visage La figure l 1 représente une vue détaillée de devant de l'appui de poitrine. La figure 12 représente une vue détaillée de profil de l'ensemble appui de visage et appui de poitrine. 2904961 4 La figure 13 représente une vue de détaillée dessus de l'ensemble appui de visage et appui de poitrine. La figure 14 représente une vue de dessus de l'appui de bassin. La figure 15 représente une vue de devant de l'appui de bassin. 5 La figure 16 représente une vue de profil de l'appui de bassin. La figure 17 représente une vue de profil d'une autre manière de réaliser le cadre : en intégrant un amortisseur à l'arrière. La figure 18 représente une vue en trois dimensions d'une autre manière de réaliser le cadre : en doublant les tubes. 10 La figure 19 représente une vue de profil d'une autre manière de réaliser le cadre : en remplaçant les deux tubes inférieurs et supérieurs par un tube seul de plus gros diamètre. La figure 20 représente une vue de profil de l'invention réalisée en composite et intégrant les appuis au cadre. La figure 21 représente une vue de dessus d'une autre manière de réaliser le guidon avec 15 un seul montant. La figure 22 représente une vue de profil d'une autre manière de réaliser le guidon situant les mains dans l'axe du corps. La figure 23 représente une vue de devant d'une autre manière de réaliser le guidon situant les mains dans l'axe du corps. 20 La figure 24 représente une vue de devant d'une autre manière de réaliser l'appui de poitrine en utilisant des tubes cintrés. La figure 25 représente une vue de devant d'une autre manière de réaliser l'appui de bassin en utilisant des tubes cintrés. La figure 26 représente une vue de devant d'une autre manière de réaliser l'appui de 25 poitrine en utilisant une pièce en forme. La figure 27 représente une vue de devant d'une autre manière de réaliser l'appui de bassin en utilisant une pièce en forme. Les composants suivants vont être utilisés pour réaliser la bicyclette de la présente 30 invention. Ces composants étant déjà généralisés dans le commerce pour les bicyclettes les plus courantes, ils ne seront pas décrits, si ce n'est que par leur situation sur l'invention. Chaque assembleur pourra donc faire ses propres choix concernant ces composants. Il s'agit : 35 De la roue avant et de la roue arrière, équipées de pneus, de jantes, de rayons et de moyeux à roulements. 2904961 5 Des équipements de freins comportant les leviers, les câbles, les gaines et les mâchoires ou disques pour l'avant et pour l'arrière. Un groupe de changement de vitesse comportant des commandes au guidon, les câbles et gaines associés, une roue libre, des pignons et un dérailleur arrière, des plateaux et un 5 dérailleur avant. Un pédalier comportant des roulements, un axe, deux manivelles, deux pédales équipées de cales pieds ou de systèmes de fixation appelés pédales automatiques . Un système de roulement de jeu de direction. Concernant la fourche, elle peut être rigide ou suspendue donc issue du commerce mais 10 devra subir des modifications afin de pouvoir y fixer le guidon. En référence aux composants cités, la bicyclette selon l'invention dont la construction globale est mentionnée dans les figures 1, 2 et 3 comporte : Une roue avant (1), 15 Une fourche avant (2) constituée de deux montants droit et gauche (2R et 2L) reliant l'axe (3) de la roue avant (1) au cadre (4). Un guidon (5) fixé directement sur la fourche (2) au sommet des montants (2R et 2L). Un cadre (4) qui sera décrit ultérieurement. Une roue arrière (11) équipée d'un axe (12) de pignon (15) et d'un dérailleur arrière (16). 20 Un pédalier (17) équipé de plateau (18) et d'un dérailleur avant (19) Des pédales (20) équipées de cale pieds (21). Une chaîne (22) de transmission de l'énergie du plateau (18) au pignon (15) Un appui de bassin transversal (23) situé sur le tube supérieur (4B) et réglable d'avant en arrière. 25 Un appui de poitrine (24) situé sur le tube supérieur (4B) en avant de l'appui de bassin (23) réglable d'avant en arrière. Un appui du visage (25) situé en avant de l'appui de poitrine (24) comportant deux miroirs (26) et (27) disposés de manière à voir devant en regardant en bas. 30 Le cadre (4) selon une première manière de réaliser l'invention qui est présenté seul dans les figures 4, 5 et 6 comporte : Un jeu de direction (4A) à l'avant destiné à maintenir l'axe de la fourche (2C). Un tube supérieur (4B) presque horizontal reliant le jeu de direction (4A) à l'avant à la cage de pédalier à l'arrière (4C). 35 Un tube (4D) destiné à recevoir le dérailleur avant (19). 2904961 6 Une fourche arrière (4E) constituée de deux montants droit et gauche (4ER et 4EL) reliant la cage de pédalier (4C) à l'axe (12) de la roue arrière (Il) situé en dessous et en avant de la cage de pédalier (4C). Un tube inférieur (4F) continué par une fourche de renfort (4G), reliant le jeu de 5 direction (4A) en avant et en haut côté tube, à l'axe (12) de roue arrière (1l) en arrière et en bas côté fourche. Cette fourche de renfort (4G) est constituée de deux montants droit et gauche (4GR et 4GL). Un tube oblique (4H) reliant le tube supérieur (4B) au tube inférieur (4F) ou à la fourche de renfort (4G) selon le choix de la construction. 10 D'autres constructions du cadre peuvent également convenir. Certaines seront décrites ultérieurement. Le guidon (5) est fixé directement sur la fourche (2) en dessous de l'axe de fourche (2C) qui sera assemblé à l'intérieur du jeu de direction (4A). Une construction possible du 15 guidon est détaillé dans les figures 7, 8, et 9, elle comporte : Un tube avant (28) comportant les deux poignées droite et gauche (28R et 28L) réalisées par cintrage d'un tube métallique pouvant recevoir des poignées en caoutchouc, des leviers de frein, ainsi que des commandes de vitesse. Ces poignées sont reliées à la fourche (2) par des montants droit et gauche (29R et 29L) 20 lesquels sont soudés au tube avant (28) et fixés à la fourche (2), et comporte en arrière, deux poignées arrière facultatives droite et gauche (30R et 30L). Ces poignées arrière (30R et 30L), si elles sont présentes, permettent au cycliste de prendre plus facilement appui lorsqu'il vient disposer son bassin et sa poitrine dans les appuis prévus. 25 Les deux montants (29R et 29L) sont fixés à la fourche (2) en haut de ses montants (2R et 2L) par soudage ou tout autre moyen approprié. D'autres constructions du guidon peuvent également convenir. Certaines seront décrites ultérieurement. 30 L'appui de visage (25) est situé au dessus du guidon mais est fixé au cadre (4) par l'intermédiaire de l'appui de poitrine (24). Cet appui de visage (25) dont les détails sont mentionnés en figures 10, 12 et 13 comporte Un masque (32) composé d'une tige métallique cintrée en forme de masque (32A), sur laquelle on a collé une pièce en mousse (32B) découpée en forme de masque. 35 Ce masque (32) est fixé à l'appui de poitrine (24) par l'intermédiaire de deux tiges support droite et gauche (33R et 33L) réalisée en acier de manière à jouer le rôle 2904961 7 d'amortisseur pour le visage et de limiter les vibrations sur les miroirs (26 et 27) afin de conserver une bonne vision de la route. Les extrémités arrière de ces deux tiges support (33R et 33L) sont insérées dans le support (34) de l'appui de poitrine (24) en arrière. 5 Les deux miroirs (26) et (27) disposés de manière à ce que le cycliste voit la route en regardant en bas sont fixés aux tiges supports (33R et 33L) par l'intermédiaire d'une fourche (35) elle-même réalisée en tige métallique. D'autres constructions de l'appui de visage et d'assistance à la vision vers l'avant peuvent également convenir. 10 L'appui de poitrine (24) est situé sur le tube supérieur (4B) en arrière du jeu de direction (4A). Il peut être plus ou moins avancé selon la morphologie du cycliste. Une construction de cet appui est détaillé dans les figures 11, 12 et 13 et comporte : Un support (34) fixé sur le tube supérieur (4B) à l'aide de colliers métalliques (37A et 15 37B) et de vis (38AR, 38AL et 38BL). Sur ce support (34), il a été surmoulé un volume (39) en mousse rigide, d'une forme épousant la zone sterno-claviculaire du cycliste. Sur ce volume en mousse rigide (39) sont collées deux pièces droite et gauche (40R et 40L) de mousse souple destinées à rendre ces appuis plus confortables. 20 D'autres constructions de l'appui de poitrine peuvent convenir. Certaines seront décrites ultérieurement. L'appui de bassin transversal (23) est situé sur le tube supérieur (4B) en arrière de l'appui de poitrine (24). Il peut être plus ou moins avancé selon la morphologie du cycliste. 25 Cet appui de bassin transversal est destiné à recevoir l'avant du bassin du cycliste : Une construction de cet appui est détaillé dans les figures 14, 15 et 16 et comporte : Un support (41) fixé sur le tube supérieur (4B) à l'aide de colliers métalliques (42A et 42B) et de vis (43AR, 43AL, 43BR et 43BL). Sur ce support (41), il a été surmoulé un volume (44) en mousse rigide. 30 Ce volume (44) présente au centre un creux (44A) permettant de limiter les appuis sur la vessie du cycliste. Ce volume (44) présente de chaque côté droit et gauche (44R et 44L) une forme relevée destinée à recevoir l'os iliaque de la hanche. Chaque côté (44R et 44L) de ce volume (44) présente au minimum deux faces : 35 - sa partie arrière présente une face (44LA) regardant vers le haut destinée à recevoir l'arête antérieure de l'os iliaque afin de supporter le poids du corps ; cette 2904961 8 face ne doit pas dépasser une certaine longueur de manière à ne pas gêner le mouvement de la cuisse vers le bas lors du pédalage. sa partie avant présente une face inclinée (44LB) regardant vers le haut et l'arrière destinée à recevoir l'arête supérieure de l'os iliaque afin de générer un appui 5 efficace de la hanche permettant la poussée de la jambe sur la pédale. Sur ce volume en mousse rigide (44) sont collées deux pièces droite et gauche (45R et 45L) de mousse souple destinées à rendre les appuis plus confortables. Selon le mode de réalisation illustré, l'appui de visage (25), de poitrine (24), de bassin 10 (23) et le pédalier (17) sont sensiblement à la même hauteur ce qui place le cycliste dans une position horizontale au dessus du sommet des roues. Le pédalier se trouve dans ces conditions en arrière et au dessus de l'axe de la roue arrière. Les avantages de cette position sont les suivants : La gestion de l'équilibre sur un vélo se fait par déplacement des appuis au sol en dessous 15 du centre de gravité. Plus le centre de gravité est proche des appuis, plus l'équilibre est rendu difficile. L'exemple le plus courant est celui du balai que l'on fait tenir verticalement sur un doigt. De la même manière, l'équilibre du cycliste sera facilité si le centre de gravité est placé à une hauteur située au dessus du sommet des roues. Le deuxième avantage concerne la sécurité du cycliste : plus il est haut, plus il voit loin, 20 plus il est visible sur la route. Par ailleurs, en cas de collision avec une voiture, le corps se situe au dessus du niveau du pare-choc. Ces conditions établies, afin de conserver le meilleur rendement aérodynamique, les jambes doivent se trouver dans la continuité du corps, le pédalier se trouve donc au dessus de la roue arrière. Afin de ne pas surcharger le cadre par une construction longue, 25 la roue arrière a donc été avancée en avant du pédalier et permet d'avoir un cadre plus court donc plus léger. Toutefois en fonction des besoins ergonomiques ou aérodynamiques on peut modifier légèrement ou rendre réglable la hauteur des ces éléments : en relevant l'appui de poitrine ou en abaissant la position du pédalier, la position est plus confortable, toutefois elle est 30 moins aérodynamique. L'appui de visage et l'appui de poitrine sont facultatifs. 35 2904961 Autres modes de réalisation : Le cadre peut être décliné en différentes versions selon le choix du fabricant, ou des effets recherchés (souplesse, rigidité, amortisseur, facilité de fabrication, amélioration du 5 coefficient de forme Cx, gain de poids, etc.) Le cadre selon une deuxième manière de réaliser l'invention mentionnée en figure 17 comporte : Une fourche (47) équipée d'amortisseurs montée en son sommet sur un axe transversal 10 (48) fixé sur le cadre rigide (49) Cette fourche est reliée en son extrémité inférieure à deux galets (50) fixés à la fourche arrière (51) elle-même fixée sur un axe transversal (52) fixé au cadre rigide (49). Le cadre selon une troisième manière de réaliser l'invention mentionnée en figure 18 15 comporte : Deux tubes supérieurs (53A et 53B) et deux tubes inférieurs (54A et 54B). Le cadre selon une quatrième manière de réaliser l'invention mentionnée en figure 19 comporte : 20 Un tube principal (55) reliant les autres éléments déjà explicités. Le cadre selon une cinquième manière de réaliser l'invention mentionnée en figure 20 est réalisé en composite : La fourche qui maintient la roue arrière (56) et le jeu de direction (57) peuvent être en 25 métal et être insérés dans le cadre lors du moulage de celui-ci. La partie en composite (58) dans laquelle sont insérés les éléments précédents est réalisée en mousse rigide recouverte de fibres et résine composite. Elle intègre la forme des appuis de bassin (59) et de poitrine (60) sur lesquels sont collées les pièces de mousse (61A et 61B). 30 Le guidon selon un deuxième mode de réalisation de l'invention mentionné en figure 21 comporte un seul montant (62). Le guidon, selon un troisième mode de réalisation de l'invention mentionné en figures 22 et 23, comporte des montants droit et gauche plus longs (64R et 64L) permettant de 35 placer les mains dans l'axe du corps et de situer le tube avant (65) au dessus de la zone de visibilité nécessaire devant le miroir (26). 9 2904961 10 L'appui de poitrine selon un deuxième mode de réalisation de l'invention mentionné en figure 24 est constitué de : Une plaque métallique (66) destiné à supporter le tube avant (67) et le tube arrière (68), lesquels supportent deux plaques latérales (69R et 69L) surmontées de pièces en mousse 5 (70R et 70L) destinées au confort des appuis. L'appui de bassin selon un deuxième mode de réalisation de l'invention mentionné en figure 25 est constitué de : Une plaque métallique (71) destiné à supporter le tube avant (72) et le tube arrière (73), 10 lesquels supportent deux plaques latérales (74R et 74L) surmontées de pièces en mousse (75R et 75L) destinées au confort des appuis. L'appui de poitrine selon un troisième mode de réalisation de l'invention mentionné en figure 26 est constitué de : 15 Un volume (76) réalisé d'une seule pièce en matériaux composite, en bois ou en matière plastique présentant sur sa face inférieure une surface en segment de cylindre creux destiné à épouser la forme du tube supérieur (4B) sur lequel il sera fixé. La face supérieure de ce volume (76), est réalisée d'une forme destinée à épouser la forme du bassin. Cette face est surmontée de pièce en mousse (77R et 77L) destinées au 20 confort du cycliste. L'appui de bassin selon un troisième mode de réalisation de l'invention mentionné en figure 27 est constitué de : Un volume (78) réalisé d'une seule pièce en matériaux composite, en bois ou en matière 25 plastique présentant sur sa face inférieure une surface en segment de cylindre creux destiné à épouser la forme du tube supérieur (4B) sur lequel il sera fixé. La face supérieure de ce volume (78), est réalisée d'une forme destinée à épouser la forme du buste. Cette face est surmontée de pièce en mousse (79R et 79L) destinées au confort du cycliste. REVENDICATIONS 1 Bicyclette sur laquelle le cycliste est en position horizontale face au sol comprenant un cadre (4) avec une fourche de direction (2) et deux roues (1 et 11), caractérisée par le fait qu'elle présente un appui de bassin transversal (23) placé à une hauteur située au dessus du sommet des roues et un pédalier (17) de transmission à la roue arrière situé en arrière et au dessus de l'axe (12) de roue arrière (11). 2 Bicyclette selon la revendication 1 caractérisée par le fait que l'appui de bassin transversal (23) présente à chaque extrémité latérale dans sa partie avant une face inclinée (44LB) regardant vers le haut et l'arrière et dans sa partie arrière une face (44LA) regardant vers le haut. 3 Bicyclette selon la revendication 1 ou 2 caractérisée par le fait quelle présente un appui de poitrine (24) en avant de l'appui de bassin (23) 4 Bicyclette selon la revendication 1, 2 ou 3 sur laquelle la fourche (2) est assemblée au cadre (4) par un jeu de direction (4A) caractérisée par le fait qu'elle présente un guidon (5) fixé à la fourche (2) en dessous du jeu de direction (4A), 5 Bicyclette selon la revendication 3 ou 4 caractérisée par le fait qu'elle présente un appui de visage (25) en avant de l'appui de poitrine (24) 6 Bicyclette selon la revendication 5 caractérisée par le fait que l'appui de visage (25) est équipé de deux miroirs (26 et 27) permettant de voir devant en regardant en bas. 7 Bicyclette selon la revendication 3 caractérisée par le fait que le pédalier (17) est dans l'alignement de l'appui de poitrine (24) et de l'appui de bassin (23). 8 Bicyclette selon la revendication 1 caractérisée par le fait que le cadre présente un seul tube (55). 9 Bicyclette selon la revendication 1 caractérisée par le fait qu'elle présente un cadre en composite (58) intégrant l'appui de bassin (59). 10 Bicyclette selon la revendication 1 caractérisée par le fait que le cadre présente un amortisseur (47) à l'arrière.