Brevet FR3056188A1 — publié le 20180323

Cycle à transmission directe La présente invention se situe dans le domaine des cycles. Un cycle est défini comme un véhicule ayant au moins deux roues et propulsé au moins en partie par l'énergie musculaire des personnes se trouvant sur ce véhicule. Un cycle comporte habituellement un pédalier. Celui-ci comprend un axe sur lequel sont fixées deux manivelles, munies chacune d'une pédale, et un plateau solidaire de l'axe. Pour faire avancer le cycle, le cycliste pousse avec ses pieds alternativement sur chaque pédale, imprimant ainsi un mouvement de rotation à l'axe du pédalier. Ceci fait tourner le plateau, et par l'intermédiaire d'une chaîne, la roue arrière du cycle. Le mouvement des pédales est généralement circulaire. Ce mouvement n'est pas optimal, car seule la composante verticale vers le bas du mouvement permet au cycliste de transmettre de l'énergie efficacement au pédalier. Or le mouvement circulaire comprend une composante horizontale importante. De plus, des frottements au niveau de la transmission par chaîne font perdre de l'énergie au système et requiert un entretien régulier. Le document GB2251586 propose un cycle sans chaîne, qui a pour avantage un entretien simplifié, et un nombre infini de rapports de transmission possible ; toutefois le mode de transmission du mouvement est assez complexe, avec un nombre important de pièces mécaniques. Le même document présente un cycle dont la pédale observe un mouvement elliptique, ce qui optimise l'effort du cycliste. Cependant ce document ne suggère pas de combiner les deux caractéristiques. Le document GB2251586 a été publié en 1992, et depuis ce jour aucune solution combinant une transmission sans chaîne et un pédalier à mouvement elliptique n'a été proposée. Il existe donc un besoin de longue date, pour proposer un cycle avec une transmission plus efficace, tout en proposant au cycliste un mouvement des jambes plus adapté. La présente invention a pour objet de pallier au moins en partie à ces inconvénients. A cet effet, elle propose un cycle comportant un pédalier muni de deux pédales et un dispositif de transmission, apte à transmettre le mouvement 3056188 2 des pédales à la roue arrière de sorte à entrainer celle-ci en rotation, caractérisé en ce que ledit dispositif de transmission comporte deux tiges arrière mobiles en rotation autour de l'axe moteur de la roue motrice, et aptes à opérer un mouvement oscillatoire alterné, l'une des tiges arrières entrainant la roue en 5 rotation dans un sens, pendant que l'autre effectue le mouvement en sens contraire, et est alors libérée de la roue par un dispositif à roue libre. Grâce à ces dispositions, la transmission nécessite peu d'entretien et permet une réduction des frottements. Selon d'autres caractéristiques : 10 - Ledit pédalier peut comporter un dispositif d'ovalisation de la trajectoire des pédales ; ainsi la trajectoire des pédales permet d'optimiser l'effort du cycliste, - ledit dispositif d'ovalisation peut comporter un plateau supérieur mobile en rotation autour d'un axe de rotation supérieur, et un plateau inférieur 15 mobile en rotation autour d'un axe de rotation inférieur, et un moyen d'entraînement reliant ledit plateau inférieur audit plateau supérieur, une desdites pédale étant fixée sur ledit moyen d'entraînement, et reliée à l'une desdites tiges arrière, constituant un moyen simple et robuste de réalisation, 20 - ledit dispositif d'ovalisation peut comporter une couronne fixe, dentée intérieurement, un pignon maintenu mobile en rotation autour d'un axe de rotation secondaire par une manivelle mobile en rotation autour d'un axe de rotation primaire concentrique à la couronne de sorte à obliger le pignon à engrener la couronne, un bras de pédale solidaire dudit pignon, 25 et une pédale fixée mobile en rotation à l'extrémité du bras de pédale, permettant ainsi d'éviter l'utilisation d'une chaine et donc de réduire les problèmes d'usure et de frottements, - la distance entre l'axe de rotation de la pédale et l'axe de rotation secondaire peut être comprise entre la moitié et les trois-quarts de la 30 distance entre les axes de rotation primaire et secondaire, ce qui résulte en une trajectoire des pédales suffisamment éloignée d'une trajectoire circulaire pour optimiser l'effort du cycliste, sans être trop proche d'un mouvement oscillatoire rectiligne qui serait inconfortable pour le cycliste, 3056188 3 - la distance entre l'axe de rotation de la pédale et l'axe de rotation secondaire peut être supérieure à la distance entre les axes de rotation primaire et secondaire, ce qui résulte en un mouvement où la pédale est vers l'avant lorsque le pignon est vers l'arrière et inversement, et la 5 pédale est vers le haut lorsque le pignon est vers le haut et inversement, et permet une réalisation avec une couronne bien plus petite, résultant en un gain de poids, - le diamètre primitif du pignon peut être égal à la moitié du diamètre primitif de la couronne, de sorte que lors d'un tour du pignon dans la 10 couronne, ledit pignon effectue un tour sur lui-même en sens contraire, constituant un moyen simple d'obtenir une trajectoire de pédale en ovale à axe vertical, - le dispositif de transmission peut comporter deux tiges avant fixées à chaque pédale, chaque tige avant étant articulée avec une desdites tiges 15 arrière autour d'une articulation, de sorte que lesdites tiges avant transmettent le mouvement des pédales en ledit mouvement oscillatoire alterné desdites tiges arrière, permettant de réaliser l'invention sans frottement linéaire, mais seulement des articulations, - le sommet de l'angle formé par ladite articulation peut être tourné vers le 20 haut, ce qui permet au cycliste d'éviter un effort d'entrainement au passage du sommet bas de l'ovale, où la jambe présente le moins d'efficacité, et d'éviter à l'articulation de trop s'approcher du sol, et de risquer de toucher le sol, - la tige avant peut être plus courte que la tige arrière, afin de minimiser 25 l'effort d'entrainement de l'axe moteur au moment où la pédale passe au sommet de l'ovale, et ainsi de concentrer cet effort d'entrainement dans la partie descendante de la trajectoire de la pédale, - le dispositif de transmission peut comporter deux tiges avant fixées à chaque pédale, chaque tige avant coulissant dans une desdites tiges 30 arrière, ou inversement, de sorte que lesdites tiges avant transmettent le mouvement des pédales en ledit mouvement oscillatoire alterné desdites tiges arrière, permettant de minimiser l'encombrement desdites tiges au cours du mouvement. 3056188 4 Une forme en ovale à axe vertical doit être compris dans le cadre de la présente invention comme une trajectoire fermée s'écartant du cercle par une dimension verticale plus grande que la dimension horizontale. L'ellipse, définie par la constance de la somme des distances à deux foyers, et l'oblong, défini par deux 5 demi-cercles reliés par deux segments de droite, sont deux cas particulier d'un tel ovale. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui fait suite, en référence aux figures annexées dans lesquelles : - La figure 1 est une vue d'ensemble d'un cycle selon l'invention. 10 - La figure 2 est une vue en séquence du fonctionnement du pédalier comportant un dispositif d'ovalisation de la trajectoire des pédales selon un premier mode de réalisation de l'invention, et un dispositif de transmission à articulation, - La figure 3 est une vue en séquence du fonctionnement du pédalier 15 comportant un dispositif d'ovalisation de la trajectoire des pédales selon un premier mode de réalisation de l'invention, avec un dispositif de transmission coulissant, - La figure 4 est une vue en séquence du fonctionnement du pédalier comportant un dispositif d'ovalisation de la trajectoire des pédales selon 20 un deuxième mode de réalisation de l'invention. - La figure 5 est une vue en séquence du fonctionnement du pédalier comportant un dispositif d'ovalisation de la trajectoire des pédales selon une variante du deuxième mode de réalisation de l'invention. Comme représenté en fig. 1, le mouvement des pédales est transmis à la roue 25 arrière du cycle par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission 14. Le dispositif de transmission 14 est fixé à une de ses extrémités à une pédale 1, et en son autre extrémité à l'axe moteur 15 de la roue arrière. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, représenté en fig. 2, le dispositif de transmission 14 est composé d'une tige avant 16 et d'une tige arrière 17 articulées autour d'une 30 articulation 18. Le mouvement de la pédale 1 fait osciller la tige arrière 17 autour de l'axe moteur 15. L'axe moteur 15 est muni d'un dispositif de roue libre, de sorte que quand la tige arrière 17 monte, elle monte librement, sans freiner le mouvement en sens inverse de la roue, alors que quand elle descend, elle 3056188 5 entraîne la roue dans son sens de rotation. L'axe moteur 15 comporte en outre un dispositif de démultiplication, le cas échéant à changement de vitesse, pour permettre d'adapter les efforts du pédalier entre une circulation sur le plat, et une circulation en montée, par exemple. 5 Selon un mode avantageux de réalisation de l'invention, la tige avant 16 peut être plus courte que la tige arrière 17, ce qui a comme avantage de minimiser l'effort d'entrainement de l'axe moteur 15 au moment où la pédale 1 passe au sommet de l'ovale, et ainsi de concentrer cet effort d'entrainement dans la partie descendante de la trajectoire de la pédale 1. 10 Selon un mode avantageux de réalisation de l'invention, l'articulation 18 entre les tiges avant 16 et arrière 17 est disposée vers le haut, ce qui a comme avantage qu'on évite un effort d'entrainement au passage du sommet bas de l'ovale, où la jambe présente le moins d'efficacité. L'effort d'entrainement nécessaire au passage des sommets de l'ovale se fera alors au passage du sommet haut de 15 l'ovale. Par ailleurs, cela évite à ladite articulation 18 de trop s'approcher du sol, et de risquer de toucher le sol dans certaines configurations. Il est également possible, comme illustré à la fig. 3, de réaliser le dispositif de transmission 14 en faisant coulisser la tige avant 16 dans la tige arrière 17, ou inversement sous la forme d'un dispositif télescopique. La pédale 1 étant 20 maintenue par la chaîne 7, produit alors la sortie ou la rentrée de la tige avant 16 dans la tige arrière 17. De manière similaire au mode de réalisation de la fig. 2, la descente de la tige arrière 17 produit un effort moteur sur la roue arrière, alors que sa montée, par le système de roue libre, s'effectue librement. Le pédalier du cycle selon l'invention représenté en fig. 1 comporte deux pédales 25 1. Selon un mode avantageux de réalisation de l'invention, le pédalier comporte un dispositif d'ovalisation 2 de la trajectoire des pédales. Afin de faire avancer le cycle, le cycliste appuie alternativement sur chaque pédale. Les pédales suivent alors une trajectoire dont la composante verticale est plus importante que la composante horizontale. Ceci permet une utilisation optimale de la force du 30 cycliste, qui a plus de facilité à imprimer une pression vers le bas avec ses pieds. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, illustré aux figs. 2 et 3, le dispositif d'ovalisation 2 comporte un axe de rotation supérieur 3 et un axe de rotation inférieur 4 fixés au cadre du cycle. Les axes de rotation (3, 4) sont 3056188 6 horizontaux, décalés verticalement, et perpendiculaires au sens de déplacement du cycle. Le dispositif d'ovalisation 2 comporte aussi un plateau supérieur 5, mobile en rotation autour de l'axe de rotation supérieur 3, et un plateau inférieur 6, mobile en rotation autour de l'axe de rotation inférieur 4. Le dispositif 5 d'ovalisation 2 comporte encore un moyen d'entraînement 7, par exemple une chaîne 7 ou une courroie, reliant les plateaux (5, 6). La pédale 1 est fixée sur un des maillons de la chaîne 7. Dans le cas où les plateaux (5, 6) sont sensiblement de même diamètre, la trajectoire suivie par la chaîne 7 et donc par la pédale 1 est de type oblongue, qui correspond à un exemple de réalisation d'un ovale, au 10 sens de la présente invention. A l'autre extrémité des axes de rotation (3, 4) se trouvent également un plateau supérieur 5, un plateau inférieur 6, une chaîne 7 et une pédale 1. Les plateaux supérieurs 5 étant fixés sur le même axe de rotation supérieur 3, ils sont solidaires en rotation autour de l'axe de rotation supérieur 3. Les plateaux 15 inférieurs 6 étant fixés sur le même axe de rotation inférieur 4, ils sont solidaires en rotation autour de l'axe de rotation inférieur 4. De par l'action des chaînes 7, tous les plateaux (5, 6) sont ainsi solidaires en rotation. La deuxième pédale 1 est placée sur la deuxième chaîne 7 de manière à ce que quand une pédale 1 descend, la deuxième pédale 1 remonte de par la solidarité en rotation des 20 plateaux (5, 6). On peut aussi ne solidariser qu'une seule des paires de plateaux 5 ou 6, l'autre étant alors entrainée par la chaine ou courroie à une vitesse imposée. Bien entendu, la chaine pourrait aussi être remplacée par une courroie, et les plateaux par des poulies, avec des fonctions identiques. On considère, dans le 25 cadre de la présente invention, que ce mode de réalisation est inclus dans ce qui est couvert par des plateaux et une chaine. Dans un deuxième mode de réalisation de l'invention, représenté en fig. 4 et 5, le dispositif d'ovalisation 2 comporte un axe de rotation primaire 8 concentrique à une couronne 9, dentée intérieurement, tous deux fixes par rapport au cadre du 30 cycle. Pour faciliter la compréhension et éviter de surcharger un seul dessin, la couronne 9 a été représentée dans quatre situations au cours d'une période qui doit être comprise comme une période de temps, et la couronne 9 est bien fixe par rapport au cadre du cycle. 3056188 7 A l'extrémité de l'axe de rotation primaire 8 est fixée une manivelle 10, mobile en rotation autour de l'axe de rotation primaire 8, et portant un pignon 11, mobile en rotation autour d'un axe de rotation secondaire 12. Le pignon 11 est relié de manière solidaire à un bras de pédale 13. Le pignon 11 est engagé dans la 5 couronne 9. A l'extrémité du bras de pédale 13 est fixée une pédale 1. Lorsque le cycliste appuie sur la pédale 1, il fait tourner le bras de pédale 13 et ainsi le pignon 11. Le pignon 11 se déplace alors à l'intérieur de la couronne 9. La couronne 9 a un diamètre primitif deux fois supérieur au diamètre primitif du pignon 11, ce qui a pour conséquence que lorsque le pignon 11 évolue dans la 10 couronne 9, il effectue un tour complet dans le sens contraire de la rotation de la manivelle 10. Les diamètres primitifs de la couronne 9 et du pignon 11 sont les diamètres de deux cercles, l'un concentrique à la couronne 9 et l'autre concentrique au pignon 11, dont les vitesses tangentielles sont égales et passant par les points de contact, environ au milieu de la denture. Si le pignon présente 15 un diamètre primitif moitié à celui de la couronne, cela équivaut au fait que le nombre de dents du pignon est la moitié du nombre de dents de la couronne. Comme le bras de pédale 13 est solidaire du pignon 11, il prolonge et raccourcit alternativement la manivelle 10, ce qui donne à la pédale 1 une trajectoire ovale. Le dispositif d'ovalisation 2 est fait de telle sorte que lorsque le pignon 11 se 20 trouve en haut de la couronne 9, le bras de pédale 13 est sensiblement vertical, l'extrémité sur laquelle est fixée la pédale 1 étant tournée vers le haut. Ainsi le grand axe de l'ovale parcouru par la pédale 1 est sensiblement vertical, et le mouvement de la pédale 1 a une composante verticale plus importante que sa composante horizontale. 25 Selon un mode de réalisation préféré représenté en fig. 4, la distance entre l'axe de rotation de la pédale 1 et l'axe de rotation secondaire 12 est inférieure à la distance entre les axes de rotation primaire 8 et secondaire 12. Dans le cas contraire, la trajectoire de la pédale 1 serait inversée, et si ces distances étaient égales, la trajectoire de la pédale 1 serait alors oscillatoire rectiligne ce qui est 30 moins confortable pour le cycliste. Cependant il ne faut pas que la distance entre l'axe de rotation de la pédale 1 et l'axe de rotation secondaire 12 ne soit trop courte, une distance nulle correspondant à un mouvement circulaire de la pédale 1. 3056188 8 La distance entre l'axe de rotation de la pédale 1 et l'axe de rotation secondaire 12 est de préférence comprise entre la moitié et les trois-quarts de la distance entre les axes de rotation primaire 8 et secondaire 12. Selon un autre mode de réalisation de l'invention représenté en fig. 5, la distance 5 entre l'axe de rotation de la pédale 1 et l'axe de rotation secondaire 12 est supérieure à la distance entre les axes de rotation primaire 8 et secondaire 12, et ainsi le pignon descend par l'arrière lorsque la pédale descend par l'avant. L'avantage de ce mode de réalisation, est la dimension plus petite de la couronne et du pignon, ce qui permet de réduire le poids du dispositif. 10 On pourrait aussi prévoir que la couronne 9 est à bande de frottement intérieure à la place d'une denture intérieure, et le pignon 11 à bande de frottement externe, au lieu d'une denture, avec des fonctions identiques. On considère, dans le cadre de la présente invention, que ce mode de réalisation est inclus dans ce qui est couvert par une couronne 9, et un pignon 11. 15 La deuxième pédale 1 doit, comme habituellement pour les pédaliers de cycle, se déplacer selon une trajectoire parallèle, mais en position inversée, c'est à dire haute lorsque la première pédale 1 est basse, et inversement. A cet effet, on peut prévoir qu'à l'autre extrémité de l'axe de rotation primaire 8 se trouvent également une couronne 9, une manivelle 10, un axe de rotation 20 secondaire 12, un pignon 11, un bras de pédale 13 et une deuxième pédale 1, disposés de telle sorte que lorsqu'une pédale monte, l'autre pédale descend. On peut aussi prévoir un arbre reliant les deux pédales 1, maintenu en son centre par une rotule fixée sur le cadre du cycle, libre en rotation, avec un dispositif annexe, par exemple avec une tringlerie adaptée, obligeant la 25 deuxième pédale 1 à être horizontale, pour un bon appui du pied. REVENDICATIONS1. Cycle comportant un pédalier muni de deux pédales (1) , et un dispositif de transmission (14), apte à transmettre le mouvement des pédales (1) à la roue arrière de sorte à entrainer celle-ci en rotation, caractérisé en ce que ledit dispositif de transmission (14) comporte deux tiges arrière (17) mobiles en rotation autour de l'axe moteur (15) de la roue motrice, et aptes à opérer un mouvement oscillatoire alterné, l'une des tiges arrières (17) entrainant la roue en rotation dans un sens, pendant que l'autre effectue le mouvement en sens contraire, et est alors libérée de la roue par un dispositif à roue libre. 2. Cycle selon la revendication précédente, comportant en outre un dispositif d'ovalisation (2) de la trajectoire des pédales. 3. Cycle selon la revendication précédente, dans lequel ledit dispositif d'ovalisation (2) comporte un plateau supérieur (5) mobile en rotation autour d'un axe de rotation supérieur (3), et un plateau inférieur (6) mobile en rotation autour d'un axe de rotation inférieur (4), et un moyen d'entraînement (7) reliant ledit plateau inférieur (6) audit plateau supérieur (5), une desdites pédale (1) étant fixée sur ledit moyen d'entraînement (7), et reliée à l'une desdites tiges arrière (17). Cycle selon la revendication 2, dans lequel ledit dispositif d'ovalisation (2) comporte une couronne (9) fixe, dentée intérieurement, un pignon (11) maintenu mobile en rotation autour d'un axe de rotation secondaire (12) par une manivelle (10) mobile en rotation autour d'un axe de rotation primaire (8) concentrique à la couronne (9) de sorte à obliger le pignon (11) à engrener la couronne (9), un bras de pédale (13) solidaire dudit pignon (11), et une pédale (1) fixée mobile en rotation à l'extrémité du bras de pédale (13). Cycle selon la revendication précédente, dans lequel la distance entre l'axe de rotation de la pédale (1) et l'axe de rotation secondaire (12) est comprise entre la moitié et les trois-quarts de la distance entre les axes de rotation primaire (8) et secondaire (12). Cycle selon la revendication 4, dans lequel la distance entre l'axe de rotation de la pédale (1) et l'axe de rotation secondaire (12) est supérieure à la distance entre les axes de rotation primaire (8) et secondaire (12).4. 5. 6. 3056188 10 7. Cycle selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel le diamètre primitif du pignon (11) est égal à la moitié du diamètre primitif de la couronne (9), de sorte que lors d'un tour du pignon (11) dans la couronne (9), ledit pignon (11) effectue un tour sur lui-même en sens contraire. 5 8. Cycle selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de transmission (14) comporte deux tiges avant (16) fixées à chaque pédale (1), chaque tige avant (16) étant articulée avec une desdites tiges arrière (17) autour d'une articulation (18), de sorte que lesdites tiges avant (16) transmettent le mouvement des pédales (1) en ledit mouvement oscillatoire 10 alterné desdites tiges arrière (17). 9. Cycle selon la revendication précédente, dans lequel le sommet de l'angle formé par ladite articulation (18) est tourné vers le haut, et de préférence la tige avant (16) est plus courte que la tige arrière (17). 10. Cycle selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le dispositif de 15 transmission (14) comporte deux tiges avant (16) fixées à chaque pédale (1), chaque tige avant (16) coulissant dans une desdites tiges arrière (17), ou inversement, de sorte que lesdites tiges avant (16) transmettent le mouvement des pédales (1) en ledit mouvement oscillatoire alterné desdites tiges arrière (17). 20