Brevet FR2928339A1 — publié le 20090911

MANIVELLE DE BICYCLETTE. L'invention est relative à une manivelle de bicyclette qui présente une première extrémité prévue pour être fixée à un axe de pédalier à entraîner en rotation, la manivelle tournant dans un plan orthogonal à l'axe de pédalier, et une deuxième extrémité pour le montage d'une pédale construite autour d'un axe de pédale. Une manivelle de bicyclette ainsi que l'axe de pédale monté sur cette manivelle subissent des efforts de flexion relativement importants et doivent présenter une résistance mécanique adaptée à ces efforts. Mais on souhaite, en particulier pour les bicyclettes de compétition, limiter autant que possible le poids de l'ensemble manivelle-pédale. L'assemblage entre l'axe de pédale et la manivelle exige par ailleurs une particulière attention. L'invention a pour but, surtout, de fournir une manivelle de bicyclette qui, tout en répondant aux exigences de résistance mécanique, permet une réduction de poids et un montage simplifié et efficace de la pédale. Selon l'invention, une manivelle de bicyclette du genre défini précédemment est caractérisée en ce que l'axe de pédale est solidaire, de manière indémontable, de la manivelle à sa deuxième extrémité, de sorte que la manivelle et l'axe de pédale forment une seule pièce. De préférence, la deuxième extrémité comporte une extension, solidaire de la manivelle, se développant du côté opposé à l'axe de pédalier selon une direction orthogonale au plan de rotation de la manivelle. L'extension peut être formée par un manchon. Une extrémité d'un axe de pédale rapporté peut être engagée et fixée dans le manchon. L'axe de pédale solidaire de la manivelle peut être métallique et comporter, à son extrémité éloignée de la manivelle, une piste de douille à aiguilles. La manivelle est avantageusement réalisée en matériau composite, l'extension et la manivelle étant d'une seule pièce. La manivelle et l'extension peuvent former un corps creux continu. La manivelle peut être surmoulée à l'axe de pédale. Avantageusement, un insert métallique support de roulement est engagé et fixé autour de l'extension, contre la manivelle. Selon une autre possibilité, l'extension constitue elle-même l'axe de pédale. 1 Un insert métallique peut être engagé et fixé autour de l'extrémité de l'extension éloignée de la manivelle pour réaliser une piste de douille à aiguilles. L'extension peut présenter, à son extrémité éloignée de la 5 manivelle, un diamètre plus réduit qu'au voisinage de la manivelle, avec une zone intermédiaire de transition sensiblement tronconique. L'extension peut comporter un noyau intérieur de remplissage. L'extension peut être recouverte par une pièce métallique unique qui réalise, à son extrémité voisine de la manivelle, un support de roulement 10 intérieur, et à son extrémité éloignée de la manivelle, une piste de douille à aiguilles. Selon une variante, la manivelle peut être réalisée en métal, d'un seul bloc avec l'extension. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci- 15 dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples de réalisation décrits en détail avec références aux dessins annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. Sur ces dessins : Fig. 1 est une coupe verticale, avec parties en extérieur, d'une 20 manivelle selon l'invention équipée d'une pédale. Fig. 2 est une coupe verticale, à plus grande échelle, de l'extrémité de la manivelle et de l'axe de pédale. Fig.3 est une coupe verticale de l'extrémité supérieure d'une manivelle selon une variante, sans la pédale. 25 Fig.4 et 5 montrent, semblablement à Fig.3, d'autres variantes de réalisation de la manivelle, et Fig.6 est une coupe verticale de l'extrémité supérieure d'une manivelle en métal selon l'invention. En se reportant à Fig. 1 des dessins, on peut voir une manivelle 1 30 de bicyclette présentant une première extrémité la et une deuxième extrémité lb. La première extrémité la est prévue pour être fixée à un axe de pédalier 2 à entraîner en rotation. La manivelle 1 est située dans un plan orthogonal à l'axe 2, et peut tourner dans ce plan autour de l'axe géométrique X-X de l'axe 2. La liaison en rotation entre la première 35 extrémité la et l'axe 2 peut être assurée par la coopération d'un trou carré ou polygonal prévu dans l'extrémité la et d'une forme conjuguée de l'extrémité de l'axe 2, avec un blocage selon la direction axiale, ou par tout autre moyen connu. La manivelle 1 représentée sur Fig. 1 est une manivelle située du côté droit de la bicyclette où se trouve habituellement au moins un plateau denté 3 d'entraînement d'une chaîne non représentée. L'extrémité 1 a, voisine du plateau 3, présente généralement un épanouissement 4 avec des trous de fixation du plateau 3. L'autre manivelle (non représentée) située du côté opposé au plateau 3 ne comporte pas un tel épanouissement mais simplement un orifice adapté à la fixation sur l'axe 2 de pédalier monté à rotation dans un tube de pédalier (non représenté) prévu en partie basse du cadre de la bicyclette. La deuxième extrémité 1 b de la manivelle, éloignée radialement de l'axe X-X, est prévue pour le montage d'un axe de pédale 5 disposé orthogonalement au plan de rotation de la manivelle 1. Une pédale 6 est montée rotative sur l'axe 5. L'axe géométrique Y-Y de l'axe de pédale 5 est tracé sur Fig.2. Selon l'invention, l'axe de pédale 5 est solidaire, de manière indémontable, de la manivelle 1 à cette deuxième extrémité 1 b de sorte que la manivelle 1 et l'axe de pédale 5 forment une seule pièce. La deuxième extrémité 1 b comporte avantageusement une extension K solidaire de la manivelle, se développant du côté opposé à l'axe 2 de pédalier, suivant une direction orthogonale au plan de rotation de la manivelle, c'est-à-dire parallèle à l'axe 2. Selon l'exemple de réalisation de Fig.l et 2, l'extension K se présente sous la forme d'un manchon 7 de préférence cylindrique. Le diamètre intérieur du manchon 7 est ajusté au diamètre extérieur de l'axe 5 dont une extrémité est engagée et fixée dans le manchon 7. Le manchon 7 s'étend sur une longueur E de préférence supérieure au tiers de la longueur L de l'axe 5 ( E > L/3). La manivelle 1 est avantageusement réalisée en matériau composite, le manchon 7 et la manivelle 1 étant d'une seule pièce, notamment obtenue par moulage. Par matériau composite on désigne un matériau constitué de fibres de matières à haute résistance mécanique, telles que des fibres de carbone et/ou de verre, noyées dans une matrice de résine, en particulier résine époxy. La manivelle 1 et le manchon 7 en matériau composite forment un corps creux continu. Le cas échéant, un noyau, notamment en mousse, peut se trouver à l'intérieur de la manivelle 1, l'espace intérieur du manchon 7 restant libre. Un insert métallique 8 (Fig.2) , en forme de bague, constitue un support pour un roulement intérieur 9 de la pédale, et est engagé et fixé autour du manchon, contre la manivelle 1. La fixation de l'insert métallique 8 peut être assurée par collage sur le manchon 7. L'extrémité 8a (Fig.2) de l'insert présente une surface convexe 8b tournée vers la manivelle 1, propre à épouser un congé 10 de raccordement entre la manivelle et le manchon 7. L'axe de pédale 5 peut être métallique, notamment en aluminium, alliage léger ou titane, et comporter, à son extrémité éloignée de la manivelle 1, une piste 11 de douille à aiguilles 12. L'axe de pédale 5 peut également être réalisé en un matériau autre que métallique, présentant des caractéristiques mécaniques appropriées. La fixation de l'axe sur la manivelle peut être obtenue par collage de l'axe 5 dans le manchon 7, ou par surmoulage du manchon 7 sur l'axe 5. L'axe de pédale 5 est monobloc avec la manivelle, ce qui permet de s'affranchir d'une liaison par un trou taraudé dans la manivelle et une extrémité filetée de l'axe de pédale. Dans le cas d'une manivelle en matériau composite, une telle liaison mécanique nécessite de prévoir un insert métallique taraudé à la deuxième extrémité de la manivelle. Le seul insert métallique nécessaire, selon la réalisation des Fig.1 20 et 2, dans le cas d'une manivelle en matériau composite, est constitué par l'insert 8 pour le roulement 9. Fig.3 montre une variante de réalisation selon laquelle l'extension KI de la manivelle 1 constitue elle-même l'axe 5a de pédale. La manivelle 1 et l'axe 5a forment une structure creuse continue d'un seul bloc, 25 avantageusement réalisée en matériau composite. Cette manivelle 1 avec l'axe de pédale 5a peut être réalisée selon la technique RTM (moulage avec transfert de résine). On retrouve l'insert métallique 8 au voisinage de la manivelle 1 autour de l'extension K1 pour support du roulement intérieur. Un insert métallique 11 a est prévu en bout de l'axe 5a pour réaliser la piste 30 d'une douille à aiguilles. L'extension K1, selon Fig.3, présente à son extrémité éloignée de la manivelle un diamètre plus réduit qu'au voisinage de la manivelle 1, avec une zone intermédiaire de transition 13 sensiblement tronconique. FIg.4 montre une manivelle 1 et une extension K1 formant axe de 35 pédale 5a semblables à Fig.3. Toutefois, selon la variante de Fig.4 l'axe 5a comporte un noyau central 14, notamment en matériau composite, qui peut être injecté en même temps que le reste de la manivelle. Le noyau 14 fait donc partie intégrante de la structure de la manivelle. Fig. 5 montre une variante selon laquelle la manivelle 1 et l'extension formant axe de pédale 5b sont semblables à ceux de Fig. 3 et 4, avec ou sans noyau central 14. Toutefois, une pièce métallique unique 15 recouvre l'axe 5b et réalise, à la fois, le support 8c de roulement intérieur et 11c pour la douille à aiguilles. Fig.6 montre une variante de manivelle selon l'invention entièrement métallique et réalisée d'un seul bloc avec l'extension K2 formant l'axe de pédale 5d, et sur laquelle sont directement réalisés le support cylindrique 8d pour le roulement intérieur et la piste 11d pour la douille à aiguilles, de plus petit diamètre que le support cylindrique 8d. La partie 13d tronconique assure la transition du support 8d à la piste 11d. L'invention permet non seulement d'obtenir un gain de poids mais aussi un gain de rigidité sensible. De plus, il y a continuité de la structure de la manivelle vers l'axe de pédale et donc une bonne résistance mécanique. REVENDICATIONS 1. Manivelle de bicyclette présentant une première extrémité prévue pour être fixée à un axe de pédalier à entraîner en rotation, la manivelle tournant dans un plan orthogonal à l'axe de pédalier, et une deuxième extrémité pour le montage d'une pédale construite autour d'un axe de pédale, caractérisée en ce que l'axe de pédale (5, 5a, 5b, 5d) est solidaire, de manière indémontable, de la manivelle (1) à sa deuxième extrémité (lb), de 10 sorte que la manivelle et l'axe de pédale forment une seule pièce. 2. Manivelle de bicyclette selon la revendication 1, caractérisée en ce que la deuxième extrémité (lb) comporte une extension (K, K1 , K2), solidaire de la manivelle (1), s'étendant du côté opposé à l'axe (2) de pédalier selon une 15 direction orthogonale au plan de rotation de la manivelle. 3. Manivelle de bicyclette selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'extension (K) est formée par un manchon (7). 20 4. Manivelle de bicyclette selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'une extrémité d'un axe (5) de pédale rapporté est engagée et fixée dans le manchon (7). 5. Manivelle de bicyclette selon la revendication 4, caractérisée en ce que 25 l'axe (5) de pédale est métallique et comporte à son extrémité éloignée de la manivelle une piste (11) de douille à aiguilles. 6. Manivelle de bicyclette selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en matériau composite, l'extension (K, K1, K2) et la 30 manivelle (1) étant d'une seule pièce. 7. Manivelle de bicyclette selon l'ensemble de l'une des revendications 4 ou 5 et de la revendication 6, caractérisée en ce que la manivelle (1) est surmoulée à l'axe (5) de pédale. 8. Manivelle de bicyclette selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que la manivelle (1) et l'extension (K, K1, K2) forment un corps creux continu. 35 9. Manivelle de bicyclette selon l'une des revendications 2, 6 ou 8, caractérisée en ce que l'extension (K1, K2) constitue elle-même l'axe de pédale (5a, 5b, 5d). 10. Manivelle de bicyclette selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'un insert métallique (8) support de roulement est engagé et fixé autour de l'extension (K, K1, K2) contre la manivelle. 11. Manivelle de bicyclette selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce qu'un insert métallique (11a) est engagé et fixé autour de l'extrémité de l'extension éloignée de la manivelle pour réaliser une piste de douille à aiguilles. 12. Manivelle de bicyclette selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que l'extension (K1, K2) présente, à son extrémité éloignée de la manivelle, un diamètre plus réduit qu'au voisinage de la manivelle, avec une zone intermédiaire de transition (13, 13d) sensiblement tronconique. 13. Manivelle selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'extension (K1) comporte un noyau intérieur de remplissage (14). 14. Manivelle selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'extension (K1) est recouverte par une pièce métallique unique (15) qui réalise, à son extrémité voisine de la manivelle, le support (8c) de roulement intérieur, et à son extrémité éloignée de la manivelle, la piste (11c) de douille à aiguilles. 15. Manivelle de bicyclette selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en métal, d'un seul bloc avec l'extension (K2).