Brevet FR2903376A1 — publié le 20080111

L'invention a trait à un dispositif d'entraînement en rotation, par la force humaine, d'un organe moteur d'un véhicule. Par véhicule, on désigne notamment un véhicule à deux roues, tel une bicyclette ou un véhicule à trois roues, tel un triporteur. L'organe moteur est alors une roue. L'entraînement en rotation d'un organe moteur de ce type de véhicule s'effectue généralement par un mouvement de pédalage des membres inférieurs ou supérieurs de l'utilisateur. Selon la masse à déplacer et/ou la nature du terrain sur lequel le véhicule évolue, l'entraînement en rotation de l'organe moteur, en l'espèce une roue, est plus ou moins difficile. On connaît, pour diminuer l'effort à fournir, des dispositifs de changement de vitesses comportant des jeux de pignons et de plateaux de différents diamètres disposés sur les axes de rotation de la roue et du pédalier. Néanmoins, ce type de dispositif nécessite de fréquents changements de vitesses pour obtenir un déplacement du véhicule optimal avec un effort minimal. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un dispositif d'entraînement en rotation, par la force humaine, d'un organe moteur d'un véhicule avec un minimum d'énergie dépensée par l'utilisateur. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'entraînement en rotation, par la force humaine, d'un organe moteur, notamment d'une roue d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de support de la roue pourvu, de chaque côté, d'un premier et d'un deuxième plateaux, solidaires en rotation, montés sur des axes de rotation, ces plateaux étant entraînés en rotation par 2903376 2 une manivelle, l'axe de rotation du premier plateau supportant un troisième plateau solidaire en rotation du premier plateau, ce troisième plateau étant adapté pour entraîner en rotation un quatrième plateau relié à la roue. Ainsi on réalise un dispositif qui permet de démultiplier l'effort fourni et 5 d'optimiser l'énergie dépensée par l'utilisateur, tout en réalisant un mouvement de pédalage régulier. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, le dispositif peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - Le quatrième plateau est monté sur un axe de rotation parallèle à ceux 10 desdits premier, deuxième et troisième plateaux et situé en position éloignée par rapport à ladite roue, en référence à la direction d'avancée du véhicule. - Les premier, deuxième, troisième et quatrième plateaux sont reliés deux à deux par des organes de transmission. - L'axe de rotation portant le quatrième plateau supporte également un 15 cinquième plateau solidaire en rotation du quatrième plateau et entraînant la roue, via un organe de transmission. - Le premier plateau est équipé d'une manivelle coudée montée de manière excentrée. La manivelle est d'une longueur suffisante pour que son extrémité libre, 20 munie d'une pédale, soit globalement en regard du quatrième plateau et située sensiblement dans un même plan que les premier et deuxième plateaux. - La manivelle est reliée à une barre qui est adaptée pour reposer contre l'organe de liaison, sous l'effet de la gravité, tout en étant libre de coulisser par rapport à cet organe de liaison. 2903376 3 -L'organe de liaison comprend un arbre monté sur le deuxième plateau, deux flancs s'étendant à partir de l'arbre et reliés par une tige, qui définissent avec cet arbre un espace intercalaire de passage de la barre, un ergot d'appui de la barre qui est solidaire en rotation du deuxième plateau étant monté sur 5 l'arbre. L'invention concerne également un véhicule mû par la force humaine comprenant au moins un organe moteur équipé d'un dispositif d'entraînement de cet organe moteur conforme à l'une des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci 10 apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue générale d'un côté de la partie motrice d'un véhicule équipé d'un dispositif conforme à l'invention, 15 - la figure 2 est une vue de dessus de la partie motrice d'un véhicule équipé du dispositif conforme à l'invention, - la figure 3 est une vue générale d'une pièce du dispositif et - les figures 4 à 6 sont des schémas illustrant la cinématique des premier et deuxième plateaux entraînés en rotation par une manivelle. 20 Un organe moteur d'un véhicule à deux ou trois roues, en particulier une roue à rayons 1, est monté solidaire d'un axe de rotation 2 maintenu en position entre deux longerons 3, 4 (figure 2) constitutifs d'un cadre du véhicule. L'axe 2 de la roue 1 est équipé d'un organe d'entraînement, dans l'exemple une roue à gorge 2' recevant une courroie. En variante, il peut s'agir d'une roue dentée 2903376 4 recevant une chaîne. Avantageusement, cet organe d'entraînement est pourvu d'un dispositif de type roue libre. L'autre extrémité du cadre, non représentée, est avantageusement équipée d'une roue montée sur une fourche directionnelle permettant de diriger 5 le véhicule. Le cadre supporte également un moyen d'assise, par exemple une selle, non représentée, d'au moins un utilisateur. Comme le montre la figure 1, au voisinage de l'axe 2 de la roue 1, le premier longeron 3 est muni d'un axe de rotation 5 disposé parallèlement à l'axe de rotation 2 de la roue 1. Cet axe de rotation 5 porte un premier plateau 10 6, d'environ 190 millimètres de diamètre, qui est monté à l'extrémité libre de l'axe de rotation 5. Ce premier plateau 6 est relié par un organe d'entraînement, par exemple une courroie 7 ou une chaîne, à un deuxième plateau 8 de diamètre identique. Ce deuxième plateau 8 est monté sur un deuxième axe de rotation 9, situé sur le même longeron 3 et disposé parallèlement à l'axe 5 du 15 premier plateau 6, du même côté que l'axe 5 par rapport à l'axe 2 de la roue 1. Ce deuxième axe de rotation 9 est fixé sur le longeron 3 en une position éloignée de la roue 1. En d'autres termes, ces premier 6 et deuxième 8 plateaux sont disposés l'un derrière l'autre, globalement dans un même plan P et avec leurs axes de rotation 5, 9 respectifs parallèles. 20 Avantageusement, les plateaux 6,8 sont montés sur leurs axes respectifs 5,9 avec un dispositif de type "roue libre". Le premier plateau 6 est équipé d'un levier, formé par une manivelle coudée 10 terminée par une pédale 11. Cette manivelle 10 est montée excentrée, à une distance radiale d'environ 75 millimètres du centre du plateau 2903376 5 6. La manivelle 10 a une longueur telle qu'elle s'étend au delà du deuxième plateau 8, à l'opposé de la roue 1. La partie 100 de la manivelle 10 s'étendant audelà du deuxième plateau 8 est coudée, de manière à ce que cette partie 100 s'étende sensiblement dans le même plan P que les plateaux 6, 8. Cette 5 disposition a comme avantage d'éviter d'écarter les jambes lors du pédalage. La manivelle 10 est également reliée, au moyen d'une barre 101 et d'un organe de liaison 12, au deuxième plateau 8. Cette liaison est effectuée globalement à mi-longueur de la manivelle 10, avant la partie coudée 100. Une barre 101 est solidaire de la manivelle 10. En l'espèce, la barre 101 est 10 disposée parallèlement à la manivelle 10 avec laquelle elle a une extrémité 102 commune. Cette extrémité 102, plate et large, confère à la barre 101 et à la manivelle 10 un aspect général en U. L'extrémité commune 102 est avantageusement reliée au plateau 6 par un dispositif à cliquets, non représenté. Un tel dispositif permet de bloquer en rotation le plateau 6 par 15 rapport à la manivelle 10 sur une partie du cycle de pédalage et de le laisser libre en rotation sur une autre partie. L'extrémité libre 103 de la barre 101 est adaptée pour coulisser dans un organe de liaison 12. L'organe de liaison 12, représenté à la figure 3, est monté excentré sur le deuxième plateau 8, au voisinage de la périphérie de ce dernier. 20 Cet organe 12 comprend deux flancs ou plaques 13, 14, parallèles, reliées mutuellement par deux arbres ou tiges 15, 16 disposés au voisinage des extrémités des pattes 13, 14. Un arbre 15 est équipé d'une extrémité 150 s'étendant à l'extérieur de l'espace défini par les deux plaques 13, 14 et les arbres 15, 16. Cette extrémité 150 est avantageusement filetée et vissée dans 2903376 6 un trou taraudé, non visible, ménagé dans le deuxième plateau 8. La partie 17 de cet arbre 15 située entre les deux flancs 13 et 14 est équipée, en position globalement médiane, d'un ergot 18 sensiblement rectangulaire s'étendant radialement en direction de la tige 16. De part et d'autre de cet ergot 18, la 5 partie 17 est insérée dans deux manchons 19, libres en rotation autour de l'arbre 17. Les plaques 13, 14 sont également montées libres en rotation autour de cet arbre 15. La tige 16 opposée est disposée parallèlement à l'arbre 15 situé au voisinage des extrémités des plaques 13, 14. Il est monté libre en rotation dans des trous ménagés dans les flancs 13, 14. Ces trous 20 10 permettent de positionner la tige 16 plus ou moins près de l'arbre 15. Comme représenté à la figure 3 en traits mixtes, la barre 101 est maintenue entre les deux arbres ou tiges 15, 16 et entre les plaques 13, 14. La barre 101 est montée de manière à être en appui sur l'arbre 15 et à être maintenue dans cette position par la tige 16. La longueur de la barre 101 est 15 suffisante pour éviter tout retrait, par coulissement, de la barre 101 hors de l'organe 12. Dans une variante illustrée aux figures 1 à 3, l'extrémité 103 de la barre est équipée de deux pions d'arrêt 104 s'étendant radialement vers l'extérieur. Ces pions 104 ont une longueur suffisante pour s'étendre au-delà des plaques 13, 14. Ainsi, comme illustré aux figures 4 à 6, la barre 101 est 20 maintenue globalement en une position où elle fait, au maximum, un angle a de 6 par rapport à l'horizontale lors d'un cycle complet de rotation des plateaux 6, 8 tout en étant mobile en translation dans l'espace intercalaire de l'organe de liaison 12 comme indiqué par la double flèche F de la figure 3. De facto, la 2903376 7 manivelle 10 a une trajectoire et un comportement similaire à ceux de la barre 101. En d'autres termes, l'organe de liaison 12 et la courroie 7 permettent une rotation concomittante des plateaux tout en limitant les mouvements de la 5 manivelle 10. Lorsqu'on manoeuvre la manivelle 10, le trajet de l'extrémité libre, c'est-à-dire de la pédale 11, est sensiblement elliptique, un sommet de l'ellipse E, schématiquement représentée à la figure 1, étant incliné vers le bas. Une telle trajectoire de la pédale 11 permet de limiter les points morts haut et bas lors d'un cycle de pédalage. 10 En modifiant la distance entre les arbres 15, 16 par déplacement de l'arbre 16 dans les trous 20 on bloque plus ou moins la barre 101 en position dans l'organe 12. On ralentit ou on accélère les rotations des premier et deuxième plateaux 6, 8 ce qui oblige l'utilisateur à faire varier son effort. En fonction de la masse du véhicule et/ou de la configuration du trajet et/ou de la vitesse, on 15 règle l'effort exercé par l'utilisateur sur le dispositif. Afin de maintenir sensiblement la barre 101, et donc la manivelle 10, en une position favorisant le mouvement de rotation, comme représenté aux figures 4 à 6, l'ergot 18 est incliné d'un angle p d'environ 70 par rapport à la verticale, de manière à être toujours en appui sur la face inférieure de la barre 101. 20 Le premier axe de rotation 5 du premier plateau 6 est également équipé d'un troisième plateau 21. Ce troisième plateau 21 est fixé sur l'axe 5, entre le longeron 3 et le premier plateau 6. Il est solidaire en rotation du premier plateau 6 et, dans l'exemple, de même diamètre que celui-ci. 2903376 8 La pédale 11 est située au voisinage d'un quatrième plateau 22. Ce quatrième plateau 22 est monté à l'extrémité d'un axe de rotation 23 situé du même côté du longeron 3 et disposé parallèlement aux autres axes 5, 9 des premier 6 et deuxième 8 plateaux. Le quatrième plateau 22 est situé en position 5 éloignée par rapport à la roue 1, en référence à la direction D d'avancée du véhicule. Cet axe de rotation 23 traverse le longeron 3. Le quatrième plateau 22 est d'un diamètre sensiblement égal à celui des autres plateaux. Ce quatrième plateau 22 est relié par une courroie 7' ou une chaîne au troisième plateau 21 porté par le premier axe de rotation 5. L'axe 23 de ce quatrième plateau 22 10 porte, au voisinage de son extrémité située de l'autre côté du longeron 3, du côté de la roue, une cinquième plateau 24. Ce plateau 24 est relié par une courroie 7" ou une chaîne à la roue 1 et entraîne ainsi cette dernière en rotation. L'autre côté du cadre, c'est-à-dire le longeron 4, parallèle au longeron 3 et 15 représenté à la figure 2, est équipé d'un jeu d'axes de rotation et de plateaux similaire à celui décrit ci-dessus, comme illustré à la figure 2. On trouve en particulier un axe 5' portant un premier plateau 6' solidaire en rotation d'un troisième plateau 21', monté sur cet axe 5'. Le premier plateau 6' est disposé dans un même plan P' qu'un deuxième plateau 8', d'axe de rotation 9' disposé 20 parallèlement au premier axe 5'. Ces premier 6' et deuxième 8' plateaux sont reliés entre eux par une barre 101' monobloc avec une manivelle 10'. Le troisième plateau 21' est quant à lui relié à un quatrième plateau 22' situé à proximité de l'autre extrémité du longeron 4. Ce plateau 22' est monté sur l'axe 23 qui traverse les longerons 3 et 4 et porte aux extrémités les plateaux 22 et 2903376 9 22'. Ce mode de réalisation permet d'équiper l'axe de rotation 2 de la roue 1 d'un jeu de pignons formant un dispositif de changement de vitesses. Il est prévu que la zone de fixation sur les premier et deuxième plateaux 6, 6', 8, 8' d'un ensemble barre 101, 101' et manivelle 10, 10', sur un longeron 3, 5 4, soit diamétralement opposée à la zone de fixation sur l'autre longeron 4, 3. Les manivelles 10, 10' droite et gauche occupent donc des positions diamétralement opposées. Cette disposition permet de réaliser, alternativement par chaque manivelle 10, 10', la mise en rotation des différents plateaux sur globalement une demi circonférence. 10 Ainsi, avec un tel dispositif, lorsqu'on appuie sur la pédale 11 d'une manivelle 10, 10' située d'un côté, celle-ci effectue un mouvement courbe sensiblement elliptique de haut en bas ce qui, du fait de sa liaison excentrée sur les premier 6, 6' et deuxième 8, 8' plateaux, entraîne une rotation concomittante de ces deux plateaux 6, 8 ; 6', 8' sur sensiblement une demi ellipse. Lorsque la 15 manivelle 10, 10' atteint son point mort bas, l'appui sur la pédale 11 de la seconde manivelle 10', 10 située sur l'autre longeron et qui se trouve à son point mort haut, permet d'entraîner les plateaux et de poursuivre le mouvement. Ce mouvement permet d'optimiser l'effort car le travail musculaire de l'utilisateur est démultiplié par le jeu de poulies réalisées par les différents 20 plateaux reliés entre eux et par l'effet de levier obtenu par une manivelle de grande longueur. De plus le mouvement permet de limiter les effets sur le rendement musculaire dus au passage aux points morts. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'entraînement en rotation, par la force humaine, d'un organe moteur, notamment d'une roue d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de support (3, 4) de ladite roue (1) pourvu, de chaque côté, d'un premier (6, 6') et d'un deuxième (8, 8') plateaux, solidaires en rotation, montés sur des axes de rotation (5, 5', 9, 9'), lesdits plateaux étant entraînés en rotation par une manivelle (10, 10') , l'axe de rotation (5, 5') dudit premier plateau (6, 6') supportant un troisième plateau (21, 21') solidaire en rotation dudit premier plateau (6, 6') , ledit troisième plateau (21, 21') étant adapté pour entraîner en rotation un quatrième plateau (22, 22') relié à ladite roue (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé que ce que ledit quatrième plateau (22, 22') est monté sur un axe de rotation (23) parallèle à ceux desdits premier (6, 6'), deuxième (8, 8') et troisième (21, 21') plateaux et situé en position éloignée par rapport à ladite roue (1), en référence à la direction (D) d'avancée du véhicule. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premier (6, 6'), deuxième (8, 8'), troisième (21, 21') et quatrième (22, 22') plateaux sont reliés deux à deux par des organes de transmission (7, 7'). 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit axe de rotation (23) portant le quatrième plateau (22, 22') supporte également un cinquième plateau (24) solidaire en rotation dudit quatrième plateau (22, 22') et entraînant ladite roue (1), via un organe de transmission (7"). 2903376 11 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier plateau (6, 6') est équipé d'une manivelle coudée (10, 10') montée de manière excentrée. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite 5 manivelle (10, 10') est d'une longueur suffisante pour que son extrémité libre, munie d'une pédale (11), soit globalement en regard dudit quatrième plateau (22, 22') et située sensiblement dans un même plan (P, P') que les premier (6, 6') et deuxième (8, 8') plateaux. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que 10 ladite manivelle (10, 10') est reliée à une barre (101, 101') qui est adaptée pour reposer contre ledit organe de liaison (12), sous l'effet de la gravité, tout en étant libre de coulisser par rapport à cet organe de liaison (12). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit organe de liaison (12) comprend un arbre (17) monté sur le deuxième (8, 8') plateau, deux 15 flancs (13, 14) s'étendant à partir dudit arbre (17) et reliés par une tige (16), qui définissent avec cet arbre (17) un espace intercalaire de passage de la barre (101, 101'), un ergot (18) d'appui de ladite barre (101, 101') qui est solidaire en rotation du deuxième plateau (8, 8') étant monté sur ledit arbre (17). 9. Véhicule mû par la force humaine comprenant au moins un organe 20 moteur équipé d'un dispositif d'entraînement de cet organe moteur conforme à l'une des revendications précédentes.