Brevet FR2919577A1 — publié le 20090206

L'invention concerne un dispositif de propulsion d'un cycle au moyen des jambes en optimisant l'effet de levier, et pourvu d'un variateur de vitesse. La propulsion traditionnelle des cycles est effectuée par un ensemble pédalier muni d'une manivelle qui transmet la rotation via une chaine aux pignons de la roue. Les inconvénients de ce principe sont : La variation de l'effort à produire entre la position quasi verticale de la pédale et celle horizontale. La position verticale ne permet pas de transmission de force au pédalier parce qu'il n'y a pas d'effet de levier. Cet effet se produit au fur et à mesure que la pédale se rapproche de la position horizontale et redisparait progressivement lorsque la pédale en descendant redevient verticale. L'utilisation d'une chaine nécessaire à la transmission entre le pédalier et la roue. Un mécanisme sophistiqué et fragile de changement de vitesse, le plus fréquemment en utilisant plusieurs pédaliers, plusieurs pignons et plusieurs dérailleurs. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients par l'existence de chaque coté du cycle d'un mécanisme permettant un pédalage alternatif et comportant un variateur de vitesse. Ce mécanisme est composé : - d'une pédale articulée sur l'axe de la roue arrière, avec un mouvement de haut en 2 0 bas, - d'un secteur angulaire de roue dentée ( nous l'appellerons roue dentée) articulé sur le cadre en avant de la roue arrière, en position tête bêche avec la pédale et se déplaçant sur un plan 'vertical, - d'un seul pignon de roue entrainé par la roue dentée. 2h Ce secteur angulaire de roue dentée comporte un bras le long de sa bissectrice. Ce bras et la pédale se croisent. Ces deux éléments sont reliés en leur intersection et lorsque la pédale descend, elle imprime le même mouvement à la roue dentée qui entraine le pignon de roue en rotation vers l'avant. Les deux pédales sont reliées par un système de balance, lorsque la pédale opposée descend, l'autre remonte faisant ainsi tourner le pignon en roue libre. La position de la pédale est proche de l'horizontale dans tout le mouvement, sa longueur permet un effet de levier accru par rapport aux cycles existants. 10 45 5 io -i5 a 25 Le bras de la roue dentée est pourvu d'un mécanisme de changement de vitesse qui fait varier l'angle de rotation de la roue dentée augmentant ou diminuant ainsi la vitesse de rotation du pignon de roue. L'articulation roue dentée-pédale (nous l'appellerons axe intersection) est solidaire du bras de la roue dentée et peut coulisser sur sa longueur grâce à un mécanisme actionné à la main par un système de câble ou de tiges. Ce mécanisme peut être une vis sans fin traversant l'axe intersection qui comporte un filetage. Lorsque la vis tourne, on déplace ainsi l'axe intersection le long du bras. Pour une même amplitude de la pédale, l'angle de rotation de la roue dentée sera d'autant plus grand que l'axe intersection est proche de l'axe de la roue dentée, et inversement si l'axe intersection s'en éloigne. Ce déplacement de l'axe intersection modifie par la même occasion l'amplitude verticale de cet axe due au mouvement des pédales. Plus l'axe intersection s'éloigne de l'axe du pignon, plus grande est l'amplitude due à la pédale, ce qui augmente l'angle de rotation de la roue et donc aussi la vitesse de rotation du pignon. Pour une position donnée de l'axe intersection sur le bras de la roue dentée, l'axe devra pouvoir coulisser librement le long de la pédale lors du pédalage. La pédale comporte donc un vide en son milieu sur sa longueur (ou tout autre système équivalent) tel qu'il permette ce coulissement de l'axe intersection quelle que soit sa position sur le bras de la roue dentée. La mise en application de ce dispositif nécessite : Que les pédales soient synchronisées lors du pédalage alternatif par un système de balancier entre les deux pédales. Ce peut être une manivelle actionnée par les pédales afin d'enclencher automatiquement la remontée des pédales et donner une cadence plus souple qu'un mouvement en butée. On peut y adjoindre un volant d'inertie ou des masselottes à ses extrémités afin de donner une inertie de rotation à la manivelle. L'avantage de ce montage est de retrouver les sensations du pédalage rotatif, et donc une amorce progressive du pédalage par la jambe haute. Que rien n'entrave la liaison pédale-roue dentée soit par la suppression des tubulures du cadre (dans sa version classique) qui relient l'axe du pédalier à l'axe de roue (fig 5) soit par le passage de ces branches entre la roue et le dispositif. Que le pignon de roue soit en roue libre quand il n'y a pas de pédalage et tel qu'il empêche les àcoups dus à la reprise de pédalage. Ceci peut être réalisé en ayant dans le système de iO ≈Zd 25 30 roue libre plusieurs cliquets avec un optimum égal au nombre de dents anti-retour moins un. Ce dispositif peut comporter quelques variantes : L'axe des pédales peut être disposé à proximité de l'axe de la roue notamment en arrière si on veut modifier l'angle et la longueur des pédales. On peut fixer l'axe intersection non pas sur le bras de la roue dentée mais sur la pédale qui recevrait donc le mécanisme de changement de vitesse, alors que le bras laisserait l'axe intersection coulisser librement sur sa longueur. Les dessins suivants illustrent l'invention : La figure 1 montre l'ensemble du dispositif. La pédale (1) est articulée sur l'axe du pignon (3) de la roue arrière. La roue dentée (2) en secteur angulaire est articulée en (6) et parcourue en son milieu par le bras (5). Les deux éléments pédale (1) et bras (5) sont articulés en (4). La pédale en position basse à entrainé la roue dentée vers le bas et provoqué la rotation du pignon (3) de la roue arrière. La figure 2 montre la pédale relevée et la roue dentée en position haute. Le pignon a été entrainé en roue libre vers l'arrière donc sans effet sur la roue. La figure 3 représente la roue dentée (2) et son mécanisme de coulissement de l'axe intersection (4) sur le bras (5). Une vis sans fin (8) tourne sous l'action d'une molette (7) commandée par le cycliste. La rotation de la vis déplace l'axe (4) qui comporte un trou fileté traversé par la vis. L'axe (4) est ainsi fixé au bras (5) et ne peut bouger sous la contrainte des forces ;subies. Ce principe n'est pas exclusif et peut comporter d'autres solutions. La figure 4 représente le détail de l'intersection bras-pédale. La pédale (1) comporte un vide dans lequel l'axe intersection (4) peut coulisser librement lorsque l'angle entre les deux éléments change lors du pédalage. Cette solution n'est pas exclusive. La figure 5 représente un dessin de cadre de cycle non exclusif sur lequel il n'y pas de jonction entre l'axe de fixation de la roue dentée (6) et l'axe du pignon (3) de la roue arrière. La figure 6 représente une roue libre avec neuf dents anti retour (10) et huit cliquets (9), cette répartition optimale permet d'avoir toujours un cliquet pratiquement en butée sur une dent anti-retour. La figure 7 représente un système de balancier sous forme de disque (11) avec un accrochage des tiges excentrées (12) ce qui équivaut à une manivelle avec un volant d'inertie. Dans une application industrielle, on veillera à proportionner la longueur des pédales, l'angle du secteur angulaire de la roue dentée et son rayon, le rapport roue dentée-pignon et le déplacement de l'axe intersection en fonction de la puissance du cycliste et des performances désirées. Par exemple une pédale de 65 cm de longueur avec un débattement de 50 cm , une roue dentée de 30 cm de rayon et d'un angle de 60 , un pignon de roue de 5 cm donne un développement maximum de 2 tours par battement de pédale. Une position de la roue arrière plus reculée que sur les cycles traditionnels améliore l'effet de levier du dispositif. Une manette sur le guidon telle une poignée de commande des gaz de moto, via un câble, transmettra la rotation à la vis sans fin du mécanisme de vitesse. L'axe intersection coulisse au milieu de la pédale (fig 4) dé qui éntraine un frottement et une usure. Un roulement monté sur l'axe intersection permettra à ce dernier de rouler sur la pédale sans résistance. La portée de la pédale est telle que soumise aux contraintes elle pourrait se tordre. Un guide vertical situé sur le cadre aux deux tiers de la longueur de la pédale permettra à celle ci de s'y appuyer. Le secteur angulaire de roue dentée (2) comporte un bras (5) qui relie son axe (6) et la couronne dentée laquelle entraine directement le pignon de roue (3). Revendications 1) Dispositif de propulsion d'un cycle caractérisé en ce qu'il comporte -deux mécanismes disposés de part et d'autre du cycle composé chacun d'une pédale (1), d'un secteur angulaire de roue dentée (2) articulé en son centre de rotation (6) au cadre, oscillant verticalement et orienté tête bêche avec la pédale de façon rj que ces deux éléments se croisent et sont reliés en leur point d'intersection (4) , d'un mécanisme faisant varier la position du point d'intersection par un coulissement sur l'un des deux éléments , d'un unique pignon de roue (3) en prise sur la roue dentée, -un système de balancier qui synchronise l'alternance du pédalage. 2) dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'axe de rotation de la j a pédale se situe sur l'axe du pignon de roue (3) ou à proximité, que le secteur angulaire de roue dentée (2) est fixé au cadre par son axe (6) en avant du pignon de roue 3) dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le secteur angulaire de roue dentée (2) comporte un bras (5) qui relie son axe (6) et la couronne dentée laquelle entraine directement le pignon de roue (3), que le bras (5) et la pédale (1) .[5 se croisent en un point où ces deux éléments sont reliés par un axe appelé ici axe d'intersection (4) lequel transmet le mouvement de la pédale au secteur angulaire de roue dentée. 4) dispositif selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que l'axe intersection coulisse le long d'un des éléments, bras (5) ou pédale (1), grâce à un mécanisme commandé par le cycliste et que l'autre élément permette à l'axe intersection (4) de coulisser librement sur sa longueur lorsque change l'angle bras-pédale et ce quelle que soit la position de l'axe intersection sur le premier élément. 5) dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le mécanisme de coulissement comporte une vis sans fin (8) dont la rotation commandée par le cycliste entraine l'axe intersection (4) sur la longueur du support du mécanisme. 6) dispositif selon les revendications 1 et 4 caractérisé en ce que l'élément (bras ou pédale) non muni du mécanisme de coulissement commandé par le cycliste permet à l'axe d'intersection comporte un vide en son milieu et sur sa longueur dans lequel l'axe intersection peut librement coulisser fig (4). r5 7) dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le pignon de roue est muni d'un mécanisme de roue libre comportant un nombre de cliquets égal au nombre de dents anti retour moins un. 8) dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le cadre ne comporte pas de tubulures entre l'axe (6) du secteur angulaire de roue dentée et l'axe du pignon de roue arrière qui entraveraient le mouvement de l'ensemble du dispositif. 9) dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système de balancier comporte une manivelle munie d'un système lui assurant une inertie de rotation.