Brevet FR2923798A1 — publié le 20090522

PERFECTIONNEMENT POUR PEDALIER L'invention concerne un mécanisme permettant de transformer un mouvement rectiligne alternatif en mouvement de rotation continu d'une roue. Plus particulièrement, l'invention concerne un tel dispositif permettant de modifier, en fonctionnement du mécanisme, son couple de transmission. L'invention concerne aussi les véhicules à propulsion humaine équipés de ce type de mécanisme. La roue motrice des véhicules à propulsion humaine dont le plus courant est la bicyclette, est dans la grande majorité des cas commandée grâce à un mouvement de rotation imprimé, soit par les jambes, soit par les bras de l'utilisateur, à un système de leviers et transmis par une chaîne à la roue motrice. La variation de vitesse est obtenue, dans ce cas, au moyen de couronnes de différents diamètres fixées sur l'axe de rotation du pédalier sur lesquelles peut être engagée la chaîne de transmission à l'aide d'un guide mobile manoeuvré par l'utilisateur. Toutefois, les deux leviers formant le pédalier sont fixés sur le même axe et dépendent donc l'un de l'autre. Etant donné qu'ils fonctionnent selon un mouvement circulaire, leur longueur est limitée par les mensurations physiques humaines, ce qui limite dans les mêmes mesures l'énergie fournie. Pour pouvoir utiliser une paire de leviers plus long, il faut employer, non un mouvement de rotation, mais un mouvement rectiligne alternatif et, également, rendre, si nécessaire, les leviers indépendants l'un de l'autre. Cependant, l'utilisation de ce type de pédalier est limitée par son incapacité à modifier sa vitesse de fonctionnement, c'est-à-dire le couple de transmission, durant son fonctionnement. Le but de l'invention est donc de proposer un mécanisme permettant de modifier, durant le fonctionnement du système, la distance entre le point de réception de la force engendrée par un mouvement rectiligne alternatif et le point d'application de cette force au dispositif de transformation du mouvement rectiligne en mouvement de rotation. A cet effet, la présente invention a pour objet un mécanisme de transformation d'un mouvement rectiligne alternatif d'un levier, monté libre en rotation autour d'un axe situé à l'une de ses extrémités et mis en mouvement par une force appliquée à son autre extrémité, en mouvement de rotation continu d'une roue. L'un des côtés du levier porte une crémaillère dans :les crans de laquelle est logé un galet fixé à l'une des extrémités d'un organe de transmission dont l'autre extrémité est liée à un point fixe par l'intermédiaire d'un dispositif de rappel élastique, ledit système de transmission coopérant en rotation avec une roue libre solidaire de la roue mise en rotation. Le galet est maintenu et rendu déplaçable dans les crans de la crémaillère par un dispositif approprié, afin de modifier la distance entre le point de réception de la force engendrée par le mouvement rectiligne alternatif et le point d'application de cette force à l'organe de transmission et ainsi modifier le couple de transmission du mécanisme. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : ^ Le dispositif de maintien du galet dans les crans de la crémaillère est constitué d'une première poulie montée libre en rotation sur l'axe d'articulation du bras de levier, d'une seconde poulie montée libre en rotation sur un axe disposé sur ledit levier du côté opposé à l'axe d'articulation du bras de levier et d'un organe de tension, engagé respectivement dans les gorges desdites poulies et fixé par ses extrémités de part et d'autre du galet. Un patin de freinage est disposé au droit de la poulie montée sur l'axe d'articulation du bras de levier et agit sur celle-ci pour retenir l'organe de tension et entraîner le déplacement du galet sur la crémaillère lors du déplacement du levier. ^ Ce patin est porté par un levier articulé autour d'un axe situé dans le même plan que l'axe du levier. ^ L'extrémité du levier d'actionnement du patin opposée à son axe de rotation est reliée à un système de manoeuvre à distance. ^ Le mécanisme de manoeuvre à distance est constitué d'un câble coulissant dans une gaine et relié à une gâchette. ^ Dans un mode de réalisation, l'organe de tension du mécanisme est un câble, par exemple en acier gainé, dont les extrémités sont fixées sur le galet au moyen de deux ressorts faisant office de tendeurs. En variante, l'organe de tension est une courroie semi-rigide. ^ Le diamètre du câble ou l'épaisseur de la courroie sont légèrement supérieurs à la hauteur de la gorge de la poulie montée sur l'axe d'articulation du bras de levier. ^ Dans un mode de réalisation, l'organe de transmission du mouvement rectiligne alternatif est une chaîne. ^ Le galet est raccordé, par son axe à l'organe de transmission au moyen d'une biellette double prenant en chape le levier. ^ La crémaillère est usinée ou moulée sur le côté du levier. ^ En variante, la crémaillère est portée par une pièce séparée et montée ensuite sur le levier. ^ Les deux extrémités du levier sont façonnées en forme de fourche et reçoivent, respectivement, les deux poulies du dispositif de maintien du galet dans les bras de ces fourches. ^ En variante, Le levier est constitué de deux parties identiques, portant chacune une crémaillère et assemblées de façon à prendre en chape les deux poulies du dispositif de maintien du galet. ^ En variante encore, les poulies du dispositif de maintien du galet sont montées sur une face externe du levier. ^ L'invention concerne encore un véhicule actionné par le mécanisme de transformation d'un mouvement rectiligne alternatif en mouvement de rotation continu comportant au moins un mécanisme conforme à l'une des caractéristiques précédentes. ^ Dans un premier mode de réalisation, le véhicule comporte deux roues directrices à l'avant et, à l'arrière, une roue motrice actionnée par un pignon auquel est transmis, par une chaîne coopérant avec le pignon solidaire de la roue libre, le mouvement de rotation de celle-ci engendré par le mécanisme de transformation du mouvement rectiligne alternatif. ^ On précisera encore que la roue libre et le pignon sont montés sur le cadre du véhicule ainsi que le pignon récepteur lié à sa roue motrice et que le levier du mécanisme de transformation du mouvement rectiligne alternatif est articulé sur le châssis du véhicule par son axe fixé à l'avant de celui-ci. Ce levier porte à son extrémité libre une pédale pourvue d'un cale-pied qui permet l'actionnement dudit levier selon un mouvement rectiligne parallèle à l'axe du véhicule. ^ Dans un second mode de réalisation, le véhicule comporte une roue directrice avant et une roue motrice arrière sur l'axe de laquelle est articulé le levier du mécanisme de transformation du mouvement rectiligne alternatif, la roue libre et le pignon dudit mécanisme étant montés au-dessus dudit axe. ^ Selon une autre variante de réalisation, l'axe d'articulation du levier pourrait être positionné dans la périphérie de l'axe de la roue motrice arrière, la roue libre te le pignon étant montés sur le cadre au-dessus dudit levier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description ci-après, donnée à titre indicatif en référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue schématique d'un mécanisme de transmission d'un mouvement rectiligne alternatif en mouvement de rotation continu, La figure 2 est une vue de côté du dispositif d'ajustement de couple selon l'invention, La figure 3 montre l'application de l'invention à un cycle à actionnement horizontal et, La figure 4 montre l'application de l'invention à un cycle à actionnement vertical. Sur la figure 1 on a montré le mécanisme de transformation d'un mouvement rectiligne alternatif appliqué à un levier 1 en un mouvement de rotation continu d'un dispositif 2 à poulies ou pignons. Le levier 1 est monté libre en rotation autour d'un axe 3 situé à l'une de ses extrémités et il est mis en mouvement par une force F appliquée à son autre extrémité. Un organe de transmission 4, qui peut être une chaîne, est fixé, par l'une de ses extrémité 5 sur le levier 1. Il engrène sur une roue libre 6 solidaire d'un pignon 7. Le pignon 7 fait partie du dispositif 2 de transmission secondaire chargé de transmettre à un pignon récepteur 8 le mouvement de rotation de la roue libre 6. Ces dispositifs sont bien connus, la transmission peut se faire, par exemple, au moyen d'une chaîne 9 ou par courroie (à la place des pignons moteur 7 et récepteur 8 on utilise alors des poulies) ou par tout autre moyen approprié. Le mouvement de rotation de la roue libre 6 est fourni par la chaîne 4 fixée, d'une part sur le levier 1 et à son autre 10 extrémité à un ressort de rappel 10 lié à un point fixe 11. On va maintenant décrire le dispositif qui permet de modifier la position de la chaîne de transmission 4 par rapport au levier 1. On voit bien, sur la figure 2 ce dispositif. L'axe 3 d'articulation du bras de levier 1 porte une 15 poulie 12 montée libre sur cet axe. L'un des côtés du levier 1 porte une crémaillère 13 dans les crans de laquelle est engagé un galet 14. Celui-ci est raccordé, par son axe 15 à une biellette double 16 prenant en chape le levier 1. A l'extrémité libre de la biellette est fixée la 20 chaîne de transmission 4. Une seconde poulie 17 est montée libre en rotation sur un axe 18 à la tête de la crémaillère, du côté opposé à l'axe 3 portant la poulie 12. Sur le galet 14 sont fixées les extrémités d'un câble 19 25 engagé respectivement dans les gorges des poulies 12 et 17. Les extrémités du câble 19 sont fixées sur le galet 14 au moyen de deux ressorts 20a et 20b faisant office de tendeurs. Ce câble est, par exemple, en acier gainé. Ainsi, le galet, logé dans l'un des points d'ancrage de la crémaillère, solidarise l'ensemble avec 30 le mouvement du bras de levier. Un levier 21 articulé autour d'un axe 22 situé dans le même plan que l'axe 3 du levier 1 est placé au dessous de la poulie 12. Il porte un patin 23 de freinage disposé au droit de la poulie 12. L'extrémité du levier 21 opposée à son axe 22 de rotation est reliée à un système de manoeuvre formé, par exemple, d'un câble 24 coulissant dans une gaine 25. Lorsque l'on agit sur le levier 21, par l'intermédiaire du câble 24, relié, par exemple, à une gâchette manuelle, le patin de freinage 23 vient au contact de la poulie 12 dont il bloque le mouvement de rotation. Le levier 1 continuant sa course, le câble 19, retenu par le blocage de la poulie 12, s'enroule sur la poulie 17 sur une longueur donnée, de sorte que le galet 14 se déplace sur la crémaillère 13. Lorsque le levier 1 est actionné dans le sens de la flèche F, le galet se déplace en direction du point où s'exerce la force et il se déplace en direction du point d'articulation du levier, lorsque celui-ci est actionné en sens inverse de la flèche F. De manière préférentielle, le diamètre du câble 19 est légèrement supérieur à la hauteur de la gorge de la poulie 12, de façon à être pincé entre le patin de freinage 23 et ladite gorge lors du blocage du mouvement de rotation. La crémaillère 13 est soit usinée, soit moulée sur le côté du levier 1. En variante elle peut être portée par une pièce séparée et montée ensuite sur le levier. Il est ainsi possible de changer la crémaillère pour l'adapter à un usage spécifique : modification de son profil, des cotes entre les points d'ancrage du galet etc.. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux caractéristiques technologiques que l'on vient de décrire mais comprend toutes les variantes de celles-ci. Par exemple, le levier 1 peut être façonné en forme de fourche à ses deux extrémités. Les poulies 12 et 17 sont alors reçues dans les bras de ces fourches, leur axe étant fixés de part et d'autre desdits bras. Le levier 1 peut encore être constitué de deux parties identiques, portant chacune une crémaillère et assemblées de façon à prendre en chape les deux poulies 12 et 17. Dans une autre variante de réalisation, les poulies sont montées sur une face externe du levier 1. Dans ce cas, le câble 19 passe sur le côté, le long de la crémaillère 13. Cette disposition permet un changement rapide des poulies, dans un souci de maintenance mais également, en ce qui concerne la poulie 12, de changement de diamètre, pour augmenter ou diminuer la rapidité de déplacement du galet 14. On précisera encore que la manoeuvre du galet peut s'opérer avec d'autres moyens qu'un câble. Par exemple, avec une courroie semi-rigide, ce qui éviterait l'utilisation de tendeurs, tels que les ressorts 20. On va maintenant décrire l'utilisation d'un tel mécanisme 20 dans un véhicule à propulsion humaine, par exemple un cycle à trois roues. Un engin de ce type est représenté figure 3. Il comporte deux roues directrices 26 à l'avant et une roue motrice 27 à l'arrière. L'utilisateur manoeuvre l'engin en position couchée, sur un siège 28. 25 Comme on le voit aussi sur la figure 2, le levier 1 porte à son extrémité libre une pédale 29 pourvue d'un cale-pied 30 qui permet l'actionnement dudit levier selon un mouvement rectiligne alternatif parallèle à l'axe du véhicule dont la course de débattement peut être limitée par une butée amortisseur 30 (non représentée). L'axe 3 d'articulation du levier est fixé sur le châssis du véhicule, à l'avant de celui-ci. Il porte, comme expliqué plus haut, la poulie 12 faisant partie du système d'entraînement de la chaîne 4 qui assure la transmission du mouvement du levier à la roue libre 6 solidaire d'un pignon 7 faisant partie du dispositif 2 de transmission secondaire. La roue libre et le pignon sont montés sur le cadre 31 du véhicule ainsi que le pignon récepteur 8 lié à la roue motrice 27. Le ressort de traction servant de rappel de la chaîne de transmission 4 est monté dans une gaine 32 et fixé également sur le châssis du véhicule. Pour modifier le couple de transmission du mouvement du levier 1 le mécanisme de blocage de la poulie 12, exposé en regard de la figure 2, est monté sous cette poulie. Son système de manoeuvre, par exemple le câble 24 est relié à une gâchette (non représentée) placée à portée de main du conducteur. Celui-ci peut donc effectuer la manoeuvre à distance et pendant la marche du véhicule. La figure 4 montre l'utilisation du mécanisme dans une bicyclette comportant une roue motrice arrière 32 et une roue directrice avant 33. Le conducteur est assis sur une selle 34 et manoeuvre les leviers 1 suivant un mouvement rectiligne alternatif perpendiculaire à l'axe du véhicule. Dans ce cas, tout le dispositif est installé sur le châssis 35, à l'arrière du véhicule. L'axe d'articulation 3 du levier 1 peut servir en même temps de fixation de l'axe au pignon récepteur 8 lié à la roue motrice 27. libre 6 et le pignon 7 sont montés au-dessus de l'axe d'articulation 3. La manoeuvre du dispositif de modification du couple de transmission du mouvement se fait de la même façon que ci-dessus au moyen du levier 21 disposé en regard de la poulie 12 et actionné par le câble 24 relié à une gâchette (non représentée). io Dans les deux exemples que l'on vient de décrire, un second mécanisme est monté symétriquement par rapport à l'axe du véhicule. Il peut être accouplé au premier ou indépendant de celui-ci. Le mécanisme selon l'invention peut s'installer dans bien d'autres véhicules que dans ceux que l'on vient de décrire à titre d'exemple. Notamment dans des engins nautiques propulsés par des aubes ou des hélices, dans des véhicules circulant sur rails etc.. On précisera encore que si la description qui vient d'être faite concerne des mécanismes actionnés par les jambes de l'utilisateur, ceux- ci peuvent également être actionnés par les bras. Bien entendu il serait possible de positionner le point fixe ou s'articule le levier à différents endroits sur le châssis, et cde en fonction des différentes positions que voudrait prendre l'utilisateur REVENDICATIONS 1. Mécanisme de transformation d'un mouvement rectiligne alternatif d'un levier (1), monté libre en rotation autour d'un axe (3) situé à l'une de ses extrémités et mis en mouvement par une force (F) appliquée à son autre extrémité, en mouvement de rotation continu d'une roue (7), caractérisé en ce que l'un des côtés du levier (1) porte une crémaillère (13) dans les crans de laquelle est logé un galet (14) fixé à l'une des extrémités d'un organe de transmission (4) dont l'autre extrémité est liée à un point fixe (11) par l'intermédiaire d'un dispositif de rappel élastique (10), ledit système de transmission (4) coopérant en rotation avec une roue libre (6) solidaire de la roue (7) mise en rotation, le galet (14) étant maintenu et rendu déplaçable dans les crans de la crémaillère (13) par un dispositif approprié [(12), (17), (19), (21), (23)], afin de modifier la distance entre le point de réception de la force (F) engendrée par le mouvement rectiligne alternatif et le point d'application de cette force à l'organe de transmission (4) et ainsi modifier le couple de transmission du mécanisme. 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de maintien du galet (14) dans les crans de la crémaillère (13) est constitué d'une première poulie (12) montée libre en rotation sur l'axe (3) d'articulation du bras de levier (1), d'une seconde poulie (17) montée libre en rotation sur un axe (18) disposé sur ledit levier du côté opposé à l'axe (3) et d'un organe de tension (19), engagé respectivement dans les gorges desdites poulies et fixé par ses extrémités de part et d'autre du galet (14). 3. Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un patin (23) de freinage est disposé au droit de la poulie (12) et agit sur celle-ci pour retenir l'organe de tension (19) et entraîner le déplacement du galet (14) sur la crémaillère (13) lors du déplacement du levier (1). 4. Mécanisme selon la revendication 3, caractérisé en ce que le patin (23) est porté par un levier (21) articulé autour d'un axe (22) situé dans le même plan que l'axe (3) du levier (1). 5. Mécanisme selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'extrémité du levier (21) opposée à son axe (22) de rotation est reliée à un système de manoeuvre à distance. 6. Mécanisme selon la revendication 5, caractérisé en ce que le mécanisme de manoeuvre à distance est constitué d'un câble (24) coulissant dans une gaine (25) et relié à une gâchette. 7. Mécanisme selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'organe de tension (19) est un câble dont 20 les extrémités sont fixées sur le galet (14) au moyen de deux ressorts (20a) et (20b) faisant office de tendeurs. 8. Mécanisme selon la revendication 7, caractérisé en ce que le câble (19) est en acier gainé. 9. Mécanisme selon l'une des revendications 3 à 6, 25 caractérisé en ce que l'organe de tension (19) est une courroie semi-rigide. 10. Mécanisme selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le diamètre du câble (19) est légèrement supérieur à la hauteur de la gorge de la poulie (12). 30 11. Mécanisme selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'épaisseur de la courroie est légèrement supérieure à la hauteur de la gorge de la poulie (12). 12. Mécanisme selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le galet (14) est raccordé, par son axe (15) à l'organe de transmission (4) au moyen d'une biellette double (16) prenant en chape le levier (1). 13. Mécanisme selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de transmission (4) est une chaîne. 14. Mécanisme selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la crémaillère (13) est usinée sur le côté 10 du levier (1). 15. Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la crémaillère (13) est moulée sur le côté du levier (1). 16. Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 13, 15 caractérisé en ce que la crémaillère (13) est portée par une pièce séparée et montée ensuite sur le levier (1). 17. Mécanisme selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux extrémités du levier (1) sont façonnées en forme de fourche et reçoivent, respectivement, les 20 poulies (12) et (17) dans les bras de ces fourches. 18. Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le levier (1) est constitué de deux parties identiques, portant chacune une crémaillère et assemblées de façon à prendre en chape les deux poulies (12) et (17). 25 19. Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que les poulies (12) et (17) sont montées sur une face externe du levier (1). 20. Véhicule actionné par le mécanisme de transformation d'un mouvement rectiligne alternatif en mouvement de rotation 30 continu comportant au moins un mécanisme conforme à l'une des revendications précédentes. 21. Véhicule selon la revendication 20, caractérisé en ce que le véhicule comporte deux roues directrices (26) à l'avant et, à l'arrière, une roue motrice (27) actionnée par un pignon (8) auquel est transmis, par une chaîne (9) coopérant avec le pignon (7) solidaire de la roue libre (6), le mouvement de rotation de celle-ci engendré par le mécanisme de transformation du mouvement rectiligne alternatif. 22. Véhicule selon la revendication 21, caractérisé en ce que la roue libre (6) et le pignon (7) sont montés sur le cadre (31) du véhicule ainsi que le pignon récepteur (8) lié à la roue motrice (27). 23. Véhicule selon la revendication 22, caractérisé en ce que le levier (1) est articulé sur le châssis du véhicule par son axe (3) fixé à l'avant de celui-ci, il porte à son extrémité libre une pédale (29) pourvue d'un cale-pied (30) qui permet l'actionnement dudit levier selon un mouvement rectiligne alternatif parallèle à l'axe du véhicule. 24. Véhicule selon la revendication 20, caractérisé en ce qu' il comporte une roue directrice avant (33) et une roue motrice arrière (32) sur l'axe de laquelle est articulé le levier (1), la roue libre (6) et le pignon (7) étant montés au-dessus dudit axe. 25. Véhicule selon la revendication 20, caractérisé en ce qu' il comporte une roue directrice avant (33) et une roue motrice arrière (32) dans la périphérie de laquelle est articulé le levier (1), la roue libre (6) et le pignon (7) étant montés au-dessus dudit levier. 26. Véhicule selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la course de débattement du levier (1) est limitée par une butée amortisseur. 27. Véhicule selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un engin nautique propulsé par une aube. 28. Véhicule selon la revendication 20, 5 caractérisé en ce qu'il s'agit d'un engin nautique propulsé par une hélice.