Brevet FR2982916A1 — publié le 20130524

La présente invention entre dans le domaine de la compression et du stockage d'air comprimé. Plus particulièrement, l'invention est appliquée aux cycles en se servant du mouvement de pédalage pour comprimer et stocker de l'air comprimé, en vue d'une utilisation ultérieure. De manière connue, le gonflage de la chambre à air des roues d'un cycle s'effectue manuellement par pompage au moyen d'une pompe sous forme d'un piston. Cette opération est 10 fastidieuse et physiquement contraignante. Afin de faciliter cette opération de gonflage, des cartouches enfermant de l'air comprimé permettent de gonfler rapidement et sans effort la chambre à air. Toutefois, une fois vidée, la cartouche devient inutilisable jusqu'à son rechargement ou son remplacement. 15 De ce constat, il a été imaginé de se servir du mouvement de pédalage lors de l'utilisation du cycle, afin de comprimer et de stocker de l'air comprimé qui servira ultérieurement au gonflage des chambres à air. Une solution envisagée a été de e servir du cadre même du 20 cycle, constitué de tubes creux soudés entre eux, afin de constituer des réservoirs d'air comprimé. Les documents FR 2 624 085 et FR 459 989 décrivent l'utilisation d'au moins une section d'un tube constituant le cadre, rendue étanche, pour servir de réservoir d'air comprimé. cette section est 25 percée d'un orifice sur lequel est montée une valve permettant le remplissage et l'extraction de l'air comprimé. De plus, un manomètre peut être monté au niveau de cette section pour indiquer la pression et ainsi la quantité d'air contenue dans ce réservoir. 30 L'inconvénient majeur de cette solution réside dans le remplissage du cadre, qui doit être réalisé par un système externe de compression d'air. De plus, le cadre doit être entièrement dédié à cet effet et n'est donc pas compatible avec tout type de cycle. 35 Le document WO 96/22216 tente de pallier cet inconvénient en ajoutant des moyens de compression d'air actionnés par le pédalage, toujours en vue de constitué par une partie particulièrement, les moyens de un unique piston articulé avec remplir un réceptacle étanche du cadre du cycle. Plus compression sont constitués par le pédalier du cycle, formant une came selon un système mécanique de bielle-manivelle, de manière à transformer la rotation du pédalier en un mouvement de translation dudit piston, en vue de remplir le réservoir intégré. Outre l'inconvénient d'utiliser encore une fois le cadre comme réservoir, cette solution pose un problème technique majeur : la force nécessaire à manoeuvrer le piston pour comprimer l'air jusqu'à une pression suffisante, supérieure à 10 bars (1 000 000 Pa), est trop importante et offre donc une trop grande résistance au pédalage pour cycliste. De plus, une telle force de compression nécessiterait un piston d'une trop grande longueur ou bien d'un diamètre trop important. Enfin, les efforts de compression entraineraient des contraintes hermiques trop élevées, en particulier une chauffe du piston susceptible de le dégrader et de brûler 20 l'utilisateur. Le document EP 0 507 007 décrit encore un autre système de compression d'air utilisant la rotation du pédalier pour manoeuvrer un piston et remplir un réservoir d'air comprimé, mais en vue de servir d'énergie pneumatique pour faciliter le 25 pédalage, notamment en montée. L'unique piston pose les mêmes problèmes que précédemment décrit, rendant techniquement irréalisable ce type de système. La présente invention a pour but de pallier les 30 inconvénients de l'état de la technique, en proposant un dispositif de compression d'air pour cycle, utilisant au moins deux pistons de compression, un « basse pression » et un « haute pression », l'air comprimé au sein du piston basse pression étant transféré au sein du piston haute pression afin 35 de faciliter sa compression. Ainsi, un tel dispositif coopère avec un pédalier équipant ledit cycle et comprend au moins une cartouche de stockage d'air comprimé et des moyens de compression reliés à ladite cartouche et constitués : - de moyens d'engrènement avec ledit pédalier, et d'au moins une première et une deuxième chambres de compression équipées chacune d'un piston à air, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'engrènement sont connectés à chaque piston et entraîne leur course en translation, de manière à mettre en compression leur chambre respective, et en ce que ladite première chambre est reliée à ladite deuxième chambre de manière à transférer l'air comprimé au sein de cette première chambre vers ladite seconde chambre lors de la compression de cette dernière. Une telle solution à deux pistons, ou plus, permet de 15 diminuer la force nécessaire à la compression pour obtenir de l'air comprimé à plusieurs dizaines de bars, en particulier entre 25 et 35 bars. De plus, l'utilisation de deux pistons diminue, les contraintes thermiques dues aux efforts de compression et les réparti, sur chacun d'entre eux. 20 De plus, selon d'autres caractéristiques additionnelles, lesdits moyens d'engrènement comprennent au moins une première roue d'entraînement dudit premier piston et au moins une deuxième roue d'entraînement dudit deuxième piston, lesdites roues étant montées et entraînées en rotation par une roue 25 d'engrènement avec ledit pédalier, chaque piston étant monté articulé excentré avec sa roue d'entraînement respective de manière à constituer des systèmes mécaniques de bielle-manivelle. Préférentiellement, lesdits moyens d'engrènement 30 comprennent un disque d'engrènement équipé de moyens de fixation avec ledit pédalier, ledit disque étant crénelé selon une denture de formes et dimensions complémentaires à la denture équipant ladite roue d'engrènement. Selon un mode de réalisation, ledit dispositif comprend 35 des moyens de commande de l'accouplement en engrènement de ladite roue d'engrènement avec ledit disque et permettant d'embrayer ou de débrayer manuellement ledit accouplement. Selon un autre mode de réalisation, lesdits moyens de commande comprennent des moyens de mesure de la pression interne de ladite cartouche, commandant automatiquement le 5 débrayage dudit accouplement au-delà d'un seuil déterminé. Par ailleurs, ladite première chambre peut comprendre des dimensions telles que la pression d'air comprimé est inférieure à la pression d'air comprimé par ladite seconde chambre. En outre, la première chambre peut être reliée â la 10 deuxième chambre par l'intermédiaire d'un clapet an 1-retour autorisant uniquement le passage de l'air comprimé depuis ladite première chambre vers ladite deuxième chambre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 15 ressortiront de la description détaillée qui va suivre des modes de réalisation non limitatifs de l'invention, en référence aux figures annexées, dans lesquelles - la figure 1 représente une vue schématisée globale d'un mode de réalisation du dispositif de compression en engrènement 20 avec le pédalier d'un cycle ; - la figure 2 représente schématiquement une vue en perspective du dispositif seul ; .a figure 3 représente schématiquement une vue mettant en évidence par transparence le mécanisme dudit dispositif, 25 sans sa cartouche de stockage d'air comprimé, selon un premier mode de réalisation ; - la figure 4 représente schématiquement une vue mettant en évidence par transparence le mécanisme dudit dispositif, sans sa cartouche de stockage d'air comprimé, selon un autre 30 mode de réalisation ; et - la figure 5 représente schématiquement une vue de détail de l'engrènement dudit dispositif avec le pédalier dudit cycle. La présente invention concerne un dispositif 1 de 35 compression d'air pour cycle 2. En particulier, un tel dispositif I se sert du pédalage pour comprimer de l'air en vue de le stocker pour une utilisation ultérieure, notamment le gonflage de la chambre à air d'une roue, mais aussi l'approvisionnement en air d'un système d'amortisseur à air équipant éventuellement ledit cycle 2. A ce titre, le cycle 2 est pourvu d'un pédalier d'entraînement 200 constitué d'au moins un plateau 201 monté en rotation par rapport au cadre 207 autour d'un axe 202 solidaire des pédales 203. De façon connue, l'appui sur les pédales 203 entraine la rotation de l'axe 202 et du plateau 201 qui, par un système d'engrènement avec une chaîne 204, vient actionner au moins un pignon 205 solidaire de la roue arrière 206 montée en rotation, permettant l'avancement du cycle 2. Le dispositif de compression 1 selon l'invention vient s'adapter au système de propulsion du cycle 2, au niveau du pédalier 200, pour coopérer avec ce dernier en engrènement et se servir de sa rotation lors du pédalage pour comprimer de l'air. A cet effet, ledit dispositif 1 comprend au moins une cartouche 3 de stockage d'air comprimé. Comme visible sur la figure 2, ladite cartouche 3 peut se présenter sous la forme d'un réservoir étanche, de forme cylindrique, pourvu à une extrémité d'un orifice d'entrée et de sortie d'air, assurant respectivement son remplissage et son vidage. Avantageusement, ledit dispositif 1 peut être prévu amovible par rapport au cadre 207 dudit cycle 2. Selon un premier mode de réalisation, représenté sur la figure 3, le dispositif 1 peut être monté sur une platine 4 pourvue de deux trous traversants 5, afin de permettre le passage de vis (non représentées) qui viennent coopérer avec les taraudages ménagés au sein du cadre 207 du cycle 2, de façon standard pour la réception de divers équipements, comme par exemple le porte-bidon. On notera que les trous 5 peuvent être prévus oblongs, afin de s'adapter aux différents entraxes desdits taraudages. Selon un autre mode de réalisation, représenté sur les figures 2 et 4, deux anneaux 40 se présentant sous la forme de deux demi-cercles, coopérant par vissage à chacune de leurs 5 extrémités, assurent le maintien en fixation du dispositif 1 par enserrement des tubes du cadre 207 du cycle 2. Ainsi, le dispositif 1 peut être facilement retiré, évitant qu'on le vole. De plus, selon le second mode de réalisation, il peut être positionné avec précision et sur 10 plusieurs types de cadres à section tubulaire. En outre, ladite cartouche 3 peut elle aussi est montée amovible par rapport au dispositif 1, au travers d'une fixation par attache rapide, notamment de type clipsage ou verrouillage élastique, de manière à permettre son positionnement et surtout 15 son extraction pour être manipulée rapidement et simplement, notamment lors de l'opération de gonflage. Ainsi, l'amovibilité de cette cartouche 3 permet à un utilisateur de regonfler les roues de son propre cycle 2, mais aussi celles d'un autre vélo, notamment d'un accompagnateur. 20 Avantageusement, ledit dispositif 1 comprend des moyens de compression 6 reliés à ladite cartouche 3. Ces moyens 6 sont constitués au moins de moyens d'engrènement 7 avec ledit pédalier 200 et d'au moins une première 8 et une deuxième 9 25 chambres de compression équipées chacune d'un piston à air, à savoir un premier piston 80 et un deuxième piston 90 coulissant à l'intérieur de chaque chambre 8,9. Plus particulièrement, lesdits moyens d'engrènement 7 sont connectés à chaque piston 80,90 et entraînent leur course en 30 translation, de manière à mettre en compression leur chambre respective 8,9. Selon un mode particulier de réalisation, représenté sur les figures, ladite première chambre 8 comprend des dimensions telles que la pression d'air comprimé est inférieure à la 35 pression d'air comprimé par ladite seconde chambre 9. En somme, le premier piston 80 présente une compression moins élevée que le second piston 90. Préférentiellement, ledit premier piston 80 avec sa chambre 8 peut présenter un diamètre plus grand que le deuxième piston 90 avec sa chambre 9, pour une course identique. A titre d'exemple non limitatif, ledit premier piston 80 présente un diamètre de 18 millimètres, tandis que le deuxième piston 90 a un diamètre de 8 millimètre, pour une longueur identique. Ainsi, la force nécessaire à comprimer le premier piston 80 doit être moins importante que la forcé nécessaire 10 pour comprimer le deuxième piston 90. Selon les données précédentes, le premier piston 80 compresse l'air à une pression d'environ 26 bars, alors que le deuxième piston compression l'air à une pression supérieure ou égale à 25 bars, notamment entre 25 et 35 bars, préférentiellement entre 26 15 et 35 bars. Le premier piston 80 est donc un piston de plus basse pression que le deuxième piston 90. Avantageusement, afin de permettre la compression du deuxième piston 90 de plus haute pression, le dispositif 1 20 prévoit de transférer l'air en compression depuis la première chambre 8 vers la deuxième chambre 9, lors de la compression de cette dernière. Pour ce faire, ladite première chambre 8 est reliée à ladite deuxième chambre 9. En somme, la force moindre nécessaire pour comprimer l'air au sein de la première 25 chambre 8, permet de remplir en partie la seconde chambre 9 à la compression de et la ainsi de diminuer la force nécessaire deuxième chambre 9. Plus précisément, lors du fonctionnement, les pistons 80 et 90 peuvent être déphasés. En d'autres termes, la translation 30 du premier piston 80 au sein de sa chambre 8 est décalée par rapport à la translation du deuxième piston 90 au sein de sa chambre 9. Ce décalage assure que la compression du premier piston 80 commence ou est en cours, voire peut être terminée, au moment où la compression du deuxième piston commence ou est 35 en cours. Selon le mode préférentiel de réalisation, la compression du premier piston 80 s'achève au moment où commence la compression du deuxième piston 90. Pour ce faire, les pistons 80 et 90 sont déphasés de 180 degrés par rapport aux moyens d'engrènement 7. On notera que ladite première chambre 8 est reliée à la seconde chambre 9 par l'intermédiaire d'au moins un canal 14, notamment sous forme d'une durite, connecté de manière étanche à l'extrémité de chaque chambre de compression 8,9. De plus, la première chambre 8 peut être reliée à la deuxième chambre 9 par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour, autorisant uniquement le passage de l'air comprimé depuis ladite première chambre 8 vers ladite deuxième chambre 9, évitant tout reflux. Par ailleurs, ladite seconde chambre 9 est reliée à ladite cartouche 3 par l'intermédiaire d'au moins un canal similaire 15. Les connexions s'effectuent de manière étanche et peut comporter aussi un clapet anti-retour, autorisant uniquement la circulation du flux d'air comprimé depuis la seconde chambre 9 vers la cartouche 3. De plus, la connexion entre le canal 15 et la cartouche 3 peut s'effectuer de manière amovible, notamment par vissage, et étanche, notamment avec un joint d'étanchéité, par exemple de type torique. Une valve actionnée manuellement ou automatiquement peut contrôler l'ouverture ou la fermeture de la cartouche. Il est ainsi possible de retirer la cartouche 3 pour s'en servir à un autre endroit, en la connectant à la valve d'une chambre à air du cycle 2 ou d'un autre cycle, à un amortisseur ou autre. Avantageusement, selon le mode de réalisation préférentiel, lesdits moyens d'engrènement 7 comprennent au moins une première roue d'entraînement 10 dudit premier piston 8 et au moins une deuxième roue 11 d'entraînement dudit deuxième piston 9. De plus, lesdites roues 10,11 sont montées et entraînées en rotation par une roue d'engrènement 12 avec ledit pédalier 200. En somme, ladite roue d'engrènement 12 est entraînée en rotation par ledit pédalier 200 et transmet son mouvement de rotation à chacune desdites roues 10 et 11. Préférentiellement, la transmission entre la roue d'engrènement 12 et les roues d'entraînement 10 et 11 s'effectue par l'intermédiaire d'un augmentateur 13 permettant d'accélérer la vitesse de rotation des roues 10 et 11 en sortie par rapport à la roue d'engrènement 12 en entrée. Selon le mode préférentiel réalisation, ledit augmentateur se présente sous la forme d'une roue crénelée 130, 10 de plus petit diamètre et montée solidaire autour de l'axe de rotation 100 de la roue d'entraînement 10 du premier piston 80. De plus, la roue d'entraînement 11 est montée en rotation autour d'un axe 110, s'étendant parallèlement à l'axe 100, ladite roue il coopérant en engrènement avec la roue 15 d'entraînement 10. On notera que, selon le mode préférentiel de réalisation, lesdites roues 10 et 11 présentent un diamètre identique et tournent à la même vitesse. Selon d'autres modes de réalisation, lesdites roues peuvent présenter des diamètres 20 différents, modifiant la vitesse relative de rotation l'une par rapport à l'autre. Par ailleurs, chaque piston 8,9 est monté articulé excentré avec sa roue d'entraînement respective 10,11 de manière à constituer des systèmes mécaniques de bielle- 25 manivelle. Ce type de système fonctionne comme une came et transforme le mouvement de rotation des roues 10,11 en un mouvement de translation des pistons 8,9. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, chaque piston 8,9 est relié à sa roue d'entraînement respective 30 10,11 par l'intermédiaire d'une bielle 101,111. De plus, le déphasage de 180° précédemment évoqué, particulièrement visible sur la figure 4, consiste à monter en rotation, autour d'un axe solidaire et saillant par rapport à la surface de la roue 10, l'extrémité de la bielle 101, tandis 35 que l'extrémité de la bielle 111 est montée en rotation, autour d'un axe solidaire et saillant par rapport à la surface de la roue 11, lesdits axes étant disposés mécaniquement à l'opposé l'un de l'autre, d'un côté et de l'autre des axes respectifs 100,110 de rotation desdites roues 10,11. Préférentiellement, lesdits axes sont situés en symétrie par rapport au point d'engrènement entre les roues 10 et 11. De plus, les roues 10,11 sont alignées dans un même plan, afin d'aligner les pistons 80,90 et de les disposer l'un au dessus de l'autre, affranchissant de retour d'angle. A ce titre, on notera que les différentes roues 10,11,12 10 et 130 présentent en périphérie des dentures de formes et de dimensions complémentaires, afin d'autoriser leur accouplement par engrènement. Selon une caractéristique supplémentaire, lesdits moyens 15 d'engrènement 7 comprennent un disque d'engrènement 16, ce dernier étant crénelé selon une denture de formes et dimensions complémentaires à la denture équipant ladite roue d'engrènement 12. De plus, ledit disque 16 est équipé de moyens de fixation avec ledit pédalier 200, en particulier avec son 20 plateau 201, notamment de plus grande dimension, ledit disque 16 et ledit plateau 201 étant rendus dès lors solidaires. Selon le mode préférentiel de réalisation, le disque d'engrènement 16 se présente sous la forme d'une couronne 25 annulaire, crénelée en périphérie et solidarisée avec le plateau 201 par un couple vis-écrou, traversant des orifices correspondants ménagés en vis-à-vis au sein dudit plateau 201 et dudit disque 16. Ce montage s'effectue de manière à disposer le disque 16 vers l'extérieur, par rapport au pédalier 200. On 30 notera que le disque 16 présente aussi un diamètre extérieur supérieur au diamètre dudit plateau 201. Selon un mode particulier de réalisation, ledit disque 16 se présente sous la forme d'une couronne à 240 dents, tandis que la roue d'engrènement 12 comprend 40 dents. La roue 35 crénelée de l'auginentateur présente, quant à elle, 13 dents. Ces dentures spécifiques permettent d'obtenir un rapport de transmission de 18/46. Ainsi, en fonctionnement, la rotation du pédalier 200 fait tourner le disque d'engrènement 16 à la même vitesse. 5 L'accouplement avec la roue d'engrènement 12 la fait tourner et entraîne à une plus grande vitesse de rotation, par l'intermédiaire de la roue crénelée 130, la roue d'entraînement 10 du piston 8 et, sous l'action de cette dernière, la roue d'entraînement 11 du piston 9. Les pistons 80,90 se déplacent 10 alors en translation et effectuent conjointement leur opération de compression, le premier piston 80 transférant l'air qu'il comprime depuis sa chambre 8 vers la chambre 9, au moment du retour du piston 90, avant sa phase de compression, au travers du décalage à 180°. 15 Selon une caractéristique additionnelle, le dispositif 1 comprend des moyens de commande (non représentés) de l'accouplement en engrènement de ladite roue d'engrènement 12 avec ledit disque 16 et permettant d'embrayer ou de débrayer 20 manuellement ledit accouplement. De plus, lesdits moyens de commande peuvent comprendre des moyens de mesure de la pression interne de ladite cartouche 3 ou de ladite chambre 9 « haute pression », commandant automatiquement le débrayage de l'accouplement entre le disque 25 16 et la roue 12, au-delà d'un seuil déterminé. En particulier, ce seuil correspond à une valeur de pression maximale, correspondant au remplissage de ladite cartouche 3. Au-delà de cette pression seuil, le débrayage est enclenché, séparant le disque 16 de la roue 12. 30 De plus, une valve peut être ajoutée afin de libérer le flux d'air comprimé lors du dépassement de ladite pression seuil, notamment au-delà de 35 bars. Par ailleurs, le dispositif 1 est entouré au moins en 35 partie par une coque de protection 17, notamment au niveau des engrènements des roues 10,11 et du déplacement des bielles 101,111, protégeant ces éléments et évitant tout danger pour l'utilisateur en cours de fonctionnement lors du mouvement de ces pièces mécaniques. A ce titre, les pièces constituant le dispositif 1 peuvent être constituées en matériau plastique et/ou composite et/ou métallique, notamment en aluminium, de manière à diminuer leur poids. Ces pièces peuvent aussi recevoir un traitement de surface particulier, augmentant leur résistance et leur durée de vie. 10 Ainsi, le dispositif 1 selon l'invention assure le stockage d'air comprimé par l'intermédiaire d'une compression à double pistons 80,90, basse et haute pression, fonctionnant simultanément de et façon combinée, facilitant la compression 15 en haute pression. De plus, le fonctionnement dudit dispositif 1 est assuré lors du pédalage mais aussi en rétropédalage. REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de compression d'air pour cycle (2), ledit cycle étant équipé d'un pédalier d'entraînement (200), ledit dispositif (1) comprenant au moins une cartouche (3) de stockage d'air comprimé et des moyens de compression (6) reliés à ladite cartouche (3) et constitués : - de moyens (7) d'engrènement avec ledit pédalier (200), - d'au moins une première (8) et une deuxième (9) chambres de compression équipées chacune d'un piston (80,90) à air, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'engrènement (7) sont connectés à chaque piston (80,90) et entraîne leur course en translation, de manière à mettre en compression leur chambre respective (8,9), et en ce que ladite première chambre (8) est reliée à ladite deuxième chambre (9) de manière à transférer l'air comprimé au sein de cette première chambre (8) vers ladite seconde chambre (9) lors de la compression de cette dernière. 2. Dispositif (1) de compression selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'engrènement (7) comprennent au moins une première roue d'entraînement (10) dudit premier piston (80) et au moins une deuxième roue d'entraînement (11) dudit deuxième piston (90), lesdites roues (10,11) étant montées et entraînées en rotation par une roue d'engrènement (12) avec ledit pédalier (200), chaque piston (80,90) étant monté articulé excentré avec sa roue d'entraînement respective (10,11) de manière à constituer des systèmes mécaniques de bielle-manivelle. 3. Dispositif (1) de compression selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'engrènement (7) comprennent un disque d'engrènement (16) équipé de moyens de fixation avec ledit pédalier (200), ledit disque (16) étant crénelé selon une denture de formes et dimensions complémentaires à la denture équipant ladite roue d'engrènement (12). 4. Dispositif (1) de compression selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de commande de l'accouplement en engrènement de ladite roue d'engrènement (12) avec ledit disque (16) et permettant d'embrayer ou de 5 débrayer manuellement ledit accouplement 5. Dispositif (1) de compression selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdits moyens de commande comprennent des moyens de mesure de la pression interne de ladite cartouche (3), commandant automatiquement le débrayage 10 dudit accouplement au-delà d'un seuil déterminé. 6. Dispositif (1) de compression selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite première chambre (8) comprend des dimensions telles que la pression d'air comprimé est inférieure à la pression d'air 15 comprimé par ladite seconde chambre (9). 7. Dispositif (1) de compression selon la revendication 6, caractérisé par le fait que In première chambre (8) est reliée à la deuxième chambre (9) par 1 'intermédiaire d'un clapet antiretour autorisant uniquement le passage de l'air comprimé 20 depuis ladite première chambre (8) vers ladite deuxième chambre (9).