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PEDALE AVEC DISPOSITIF PANTOGRAPHE
La présente invention est relative à une pédale de
cycle et aux cycles équipés de telles pédales. Elle
trouvera notamment son application chez les fabricants et
chez les distributeurs de cycles, tant dans le domaine des
vélos de compétitions sportives que dans celui des vélos de
ville.
Les pédales classiques se fixent directement à
l'extrémité des manivelles d'un pédalier de cycle,
généralement au moyen d'un axe monté en liaison pivot. Le
cycliste exerce un effort avec la plante des pieds sur le
corps des pédales qui est transmis sur les manivelles,
produisant ainsi un couple sur le pédalier, d'où la
rotation des plateaux du pédalier qui transmettent le
mouvement à la roue arrière.
On connaît des pédales perfectionnées, comme celles
décrites dans la demande de brevet en France publiée sous
le numéro FR 2.880.863, ou encore dans la demande de brevet
en France publiée sous le numéro FR 2 623 769. Ces pédales
permettent de créer un décalage du point d'appui du pied
sur la pédale par rapport à l'axe de fixation de la
manivelle et donc d'augmenter le bras de levier lors du
pédalage ; le cycliste fournit ainsi un effort moins
important pour une puissance développée équivalente à celle
obtenue avec une pédale classique, ce qui lui permet
d'économiser de l'énergie.
Les pédales se composent d'un corps permettant soit
l'appui direct de la chaussure du cycliste, en particulier
pour les vélos de ville, soit la fixation de la chaussure
par encliquetage de celle-ci sur des moyens de blocage mis
en oeuvre sur ledit corps, en particulier sur le vélo de
compétition sportive. Les pédales ont pour inconvénient
majeur de ne pas conserver une orientation bien définie
lorsque le pied de l'utilisateur n'est plus en contact avec
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le corps de la pédale. En effet, le corps de la pédale est
articulé suivant un axe de pivotement correspondant soit à
l'axe de liaison de la manivelle, soit à un axe excentré
via une pièce d'assemblage intermédiaire du type
excentrique. Dans ces deux cas, la pédale tend à changer
d'orientation lorsque la chaussure lâche ou se détache du
corps de pédale, ce changement d'orientation étant dû au
défaut d'équilibrage de la pédale et au fait que la pédale
est articulée suivant un seul axe. Le cycliste peut alors
éprouver des difficultés à repositionner rapidement ses
pieds sur les pédales lorsqu'il redémarre.
On connaît aussi des manivelles extensibles, comme
celles décrites dans la demande internationale de brevet
publiée sous le numéro WO 01/30642, ou dans la demande de
brevet en Allemagne publiée sous le numéro DE 117 906, ou
encore dans la demande de brevet en France publiée sous le
numéro FR 891 873. Ces manivelles, qui sont disposées entre
l'axe du pédalier et celui de la pédale, comporte un
dispositif pantographe et/ou excentrique permettant de
faire varier leur longueur. En outre, ces manivelles sont
telles que leur longueur est maximale durant la phase
motrice de descente de la pédale et minimale durant la
phase de remontée de la pédale. Le décalage du point
d'appui du pied par rapport à l'axe du pédalier, ainsi
obtenu, permet de faire varier le bras de levier et de
générer notamment une puissance motrice maximale avec un
effort du cycliste minimal. Toutefois, les manivelles
décrites ne proposent pas de moyens garantissant une
orientation des pédales permettant au repositionnement
rapide des pieds sur lesdites pédales.
Le but principal de la présente invention est de
concevoir une pédale dont le mécanisme permet d'augmenter
le bras de levier lors du pédalage en créant un décalage du
point d'appui du pied sur la pédale par rapport à l'axe de
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fixation de la manivelle. La présente invention a également
pour objectif de mettre en oeuvre des moyens permettant
d'imposer et de conserver une orientation du corps de la
pédale dans un plan défini lorsque la manivelle se situe
dans un premier cadran angulaire, ce plan étant par exemple
sensiblement horizontal, puis de laisser une certaine
liberté audit corps de pédale lorsque la manivelle se situe
dans un second cadran angulaire, complémentaire au premier
cadran angulaire pour permettre au cycliste d'orienter le
corps de pédale à sa convenance. Ainsi, la pédale objet de
l'invention présente pour avantage de faciliter le
positionnement du pied sur ledit corps, comme par exemple
sur les vélos de ville où le cycliste doit s'arrêter et
poser les pieds à terre souvent du fait de la circulation.
De même, elle permet d'accroître la rapidité
d'enclenchement de la chaussure sur les moyens de blocage
prévus sur le corps de pédale équipant plus
particulièrement les vélos de compétition.
Un autre but de la présente invention est de
concevoir une pédale dont le montage sur la manivelle peut
être modifié très aisément afin d'adapter le cycle à la
morphologie du cycliste et optimiser ainsi le pédalage.
Pour cela, la pédale selon l'invention présente pour
avantage de permettre une modification du mécanisme de
montage de ladite pédale sur la manivelle, ladite
modification ayant pour objectif d'affiner la trajectoire
du point d'appui du pieds lors d'un cycle de rotation de la
manivelle, pour offrir des conditions de pédalage adaptées
et affinées au plus juste à chaque utilisateur. A cet
effet, l'invention propose une pédale de cycle montée à
l'extrémité d'une manivelle de pédalier, comprenant un
corps principal sur lequel appuie un pied de cycliste au
cours du pédalage, ladite pédale étant assemblée, suivant
un axe X1 de liaison, avec la manivelle de pédalier. La
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pédale est remarquable en ce qu'elle comprend un dispositif
intermédiaire pantographe permettant d'assembler le corps
de pédale avec la manivelle en créant à la fois un décalage
variable du point d'appui du pied sur ledit corps par
rapport à l'axe X1 de liaison pour augmenter le couple de
pédalage, et d'orienter ledit corps de pédale dans un plan
défini lors de la rotation de la manivelle sur un cycle de
pédale.
L'invention concerne également les vélos de ville et
les vélos de compétition qui sont équipés de ce type de
pédale.
D'autres avantages et caractéristiques de la présente
invention apparaîtront mieux à la lecture de la description
donnée ci-après à titre d'illustration non limitative de
l'invention, en référence avec les dessins annexés sur
lesquels :
- la figure 1 représente une vue d'ensemble d'un mode
de réalisation particulier de la pédale selon l'invention,
- la figure 2 représente une vue éclatée de la pédale
selon ce mode de réalisation particulier,
- la figure 3 représente une vue éclatée de
l'assemblage d'un élément constitutif du dispositif
intermédiaire pantographe, conformément aux figures 1 et 2,
- la figure 4 représente une vue en plan conforme à
la figure 3 de l'élément assemblé sur la manivelle,
- la figure 5 représente un schéma cinématique du
dispositif pantographe mis en oeuvre sur la pédale présentée
aux figures 1 à 4,
- les figures 6 et 7 concernent une représentation
dynamique de la pédale conformément aux figures 1 à 5,
- les figures 8 et 9 représentent une variante de
conception d'un élément constitutif du dispositif
intermédiaire pantographe,
- la figure 10 représente un schéma cinématique d'un
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dispositif pantographe conformément à la variante
représentée aux figures 8 et 9,
- les figures 11 et 12 concernent une représentation
dynamique de la pédale conformément à la variante
représentée aux figures 8 à 10.
La pédale 1 de cycle selon l'invention est montée à
l'extrémité 3 d'une manivelle 5 de pédalier, ledit pédalier
(non représenté) présentant de préférence des
caractéristiques techniques semblables à celles décrites
dans les demandes de brevet français enregistrées sous les
numéros FR 05 00505 et FR 05 11607.
La pédale 1 comprend un corps principal 7 sur lequel
appuie, au cours du pédalage, soit le pied gauche soit le
pied droit du cycliste, selon qu'il s'agisse d'une pédale
gauche ou d'une pédale droite. La conception du corps 7 est
adaptée en fonction du type de cycle ou vélo qu'il est
destiné à équiper ; ainsi les cycles de ville sont de
préférence équipés de pédales standards planes, non
représentées sur les figures, comprenant éventuellement des
stries ou des crans permettant d'agripper les semelles de
chaussures du cycliste, tandis que les cycles de
compétition comprennent des pédales munies de moyens de
blocage 9 de la chaussure, comme par exemple des cale-pieds
ou un dispositif d'encliquetage adapté aux chaussures de
compétition.
La pédale 1 est assemblée avec la manivelle 5, à son
extrémité 3, suivant un axe de liaison X1. La pédale 1 est
remarquable en ce qu'elle comprend un dispositif
pantographe 11 permettant l'assemblage du corps 7 de
pédale 1 avec la manivelle 5. Ce dispositif pantographe 11
présente deux fonctions : tout d'abord celle de créer un
décalage du point d'appui du pied sur ledit corps 7 par
rapport à l'axe X1 suivant deux directions y et z définies
dans un même plan perpendiculaire à l'axe de liaison X1, et
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celle d'orienter le corps 7 dans un plan défini lors de la
rotation de la manivelle sur un cycle de pédalage,
permettant par exemple de conserver le corps 7 dans un plan
sensiblement horizontal lorsque le pied quitte la pédale 1.
Le décalage du point d' appui sur la pédale 1 par rapport à
l'axe de liaison X1 permet d'augmenter le couple de
pédalage, ce qui permet de réduire l'effort de pédalage
pour une puissance développée comparable à celle des
pédales classiques ; le cycliste économise ainsi de
l'énergie. L'orientation du corps 7 de la pédale 1 suivant
un plan défini permet de disposer le pied du cycliste
suivant une certaine inclinaison, en harmonie avec lâ
position du corps et celle des jambes du cycliste, ladite
inclinaison permettant d'optimiser au mieux l'effort exercé
par le cycliste sur la pédale 1 au cours du pédalage. Le
maintien de l'orientation du corps 7 de pédale 1, par
exemple dans un plan sensiblement horizontal, permet de
faciliter le repositionnement du pied sur ledit corps 7 de
la pédale 1.
Le dispositif pantographe 11 est constitué d'un
mécanisme assemblé avec la manivelle 5 et le corps 7 de la
pédale 1. Tel que présenté en figure 1, le dispositif
pantographe 11 est assemblé avec la manivelle 5 selon une
liaison d'axe X1r et il est assemblé en double liaison pivot
avec le corps 7 de pédale suivant deux axes X2 et X3. Le
mécanisme du dispositif 11 comprend des moyens agencés pour
imposer l'orientation du corps 7 de la pédale 1 suivant un
plan défini lorsque la manivelle 5 se situe dans un cadran
angulaire a, représenté aux figures 7 et 12, bornes
comprises entre 0 et 360 , et pour laisser libre
l'orientation dudit corps (7) lorsque la manivelle (5) se
situe dans un cadran angulaire (3, représenté aux figures 7
et 12, bornes comprises entre 0 et 360 , ledit cadran
angulaire (3 étant complémentaire au premier cadran
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angulaire a. Pour cela, et tel que représenté sur les
figures 1 et 2, le mécanisme du dispositif pantographe 11
comprend une bielle support 13, une bielle secondaire 15,
et un excentrique 17, les bielles secondaire 15 et
support 13 étant respectivement assemblées avec le corps 7
suivant les deux axes X2 et X3. L'excentrique 17 est
assemblé avec la manivelle suivant l'axe X1r avec l'une des
bielles également suivant l'axe X1 et avec l'autre bielle
suivant un axe X4 excentré par rapport à X1.
Selon un mode de conception correspondant aux
figures 1 et 2, et au schéma cinématique de la figure 5,
l'excentrique 17 est monté sur la manivelle 5 selon une
liaison d'axe X1 ; la bielle support 13 est montée en
liaison pivot d'axe X4 sur l'excentrique 17 et en liaison
pivot d'axe X3 sur la partie cylindrique 19 située à
l'arrière du corps 7 ; la bielle secondaire 15 est montée
en liaison pivot d'axe X1 sur l'excentrique 17 et en liaison
pivot d'axe X2 sur la partie cylindrique 21 située à l'avant
du corps 7. Tel que représenté à la figure 2, les liaisons
pivots sont réalisées de préférence au moyen de roulements
à billes 23, 25, 27, 29, suivant les axes X1, X2, X3 et X4,
lesdits axes étant parallèles entre eux.
Tel que représenté aux figures 1 à 4, l'excentrique
se compose d'un arbre constitué de trois parties
cylindriques 31, 33, 35. La première partie 31 est montée à
l'extrémité 3 de la manivelle 5 suivant l'axe X1. La seconde
partie 33 d'axe X1r est montée sur roulement 23 dans un
alésage 37 prévu à l'une des extrémités de la bielle
secondaire 15, l'autre extrémité de la bielle secondaire 15
comprenant également un alésage 39 d'axe X2 qui reçoit un
roulement 25 monté sur la partie cylindrique 21 prévue à
l'avant du corps 7 de pédale 1. La troisième partie 35
excentrée d'axe X4, décalée par rapport à l'axe X1, est
montée sur roulement 27 dans un alésage 41 prévu à l'une
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des extrémités de la bielle support 13, l'autre extrémité
de la bielle support 13 comprenant également un alésage 43
d'axe X3 qui reçoit un roulement 29 monté sur la partie
cylindrique 19 prévue à l'arrière du corps 7. Ces deux
parties cylindriques 19, 21 sont, de préférence,
directement moulées dans la matière du corps 7 de la
pédale 1.
La liaison entre la première partie 31 de
l'excentrique 17 et l'extrémité 3 de la manivelle 5, est
selon un mode préférentiel du type encastrement. Tel que
représenté en figure 3, le dispositif pantographe 11
comprend des moyens de réglage 45 de la position angulaire
de l'excentrique 17 encastré sur la manivelle. Ces moyens
de réglage 45 permettent avantageusement de régler la
position angulaire de l'excentrique sur 360 par rapport à
une position définie de la manivelle. En effet, ce réglage
permet de modifier la position de la troisième partie 35 de
l'excentrique définie suivant l'axe X4, et donc de
transformer le pantographe assemblé sur la manivelle. On
modifie ainsi la trajectoire décrite par la pédale par
rapport à l'axe de rotation de la manivelle lors du
pédalage. Ce réglage présente pour avantage d'adapter au
mieux le cycle équipé des pédales selon l'invention, à la
morphologie du cycliste.
Les moyens de réglage 45 comprennent un pignon
denté 47 mis en oeuvre sur la première partie 31 de
l'excentrique 17 et un moyeu denté 49 mis en oeuvre sur la
manivelle 5. L'engrènement du pignon 47 avec le moyeu 49
permet d'immobiliser en rotation, suivant l'axe X1r
l'excentrique 17 par rapport à la manivelle 5,
l'immobilisation en translation suivant cet axe X1 étant
obtenue par une vis d'arrêt en translation 51, représenté
en figures 3 et 8. On constitue ainsi la liaison
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encastremént d'axe X1 de l'excentrique 17 sur la
manivelle 5.
Tel que représenté en figure 4, le pignon 47 engrène
sur le moyeu 49 suivant l'axe X1r la position d'engrènement
permettant de définir un angle de calage y de l'excentrique
sur la manivelle, ledit angle de calage y étant choisi
suivant une position définie de la manivelle, comme par
exemple une position horizontale de la manivelle sur le
pédalier de cycle, telle que présentée en figure 4. La
modification de l'angle de calage y permet donc de modifier
la position de l'axe X4 selon lequel est réalisée la liaison
pivot entre la troisième partie 35 de l'excentrique 17 et
la bielle support 13.
Selon une variante de réalisation qui est schématisée
sur la figure 10, l'excentrique 17 est monté sur la
manivelle 5 selon la liaison d'axe X1 , la bielle support 13
est montée en liaison pivot d'axe X1 sur l'excentrique 17 et
en liaison pivot d'axe X3 sur la partie cylindrique 19
située à l'arrière du corps 7, et la bielle secondaire 15
est montée en liaison pivot d'axe X4 sur l'excentrique 17 et
en liaison pivot d'axe X2 sur la partie cylindrique 21
située à l'avant du corps 7. Dans ce cas, l'excentrique 17
est tel que présenté aux figures 8 et 9 de conception
proche de celle présentée aux figures 1 et 2 correspondant
au premier mode de réalisation, à la différence que
l'excentricité est réalisée sur la seconde partie
cylindrique 33 qui est alors d'axe X4, tandis que la
troisième partie cylindrique 35 est centrée, d'axe X1
identique à celui de la première partie cylindrique 31
assemblée sur l'extrémité 3 de la manivelle 5.
Selon cette variante, et tel que représenté aux
figures 8 et 9, la première partie 31 et la troisième
partie 35 sont définies suivant l'axe X1r tandis que la
seconde partie 33 est définie suivant l'axe X4. Tel que
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présenté en figure 8, le dispositif pantographe 11 comprend
les moyens de réglage 45 de la position angulaire de
l'excentrique 17 par rapport à la manivelle 5, tels que
décrits précédemment, permettant, selon ce mode de
réalisation, de modifier la position de la seconde
partie 33, définie suivant l'axe X4, par rapport à la
manivelle 5. La position d'engrènement du pignon denté 47
de l'excentrique 17 avec le moyeu 49 de la manivelle 5
permet de définir un angle de calage cp de l'excentrique 17
sur la manivelle 5, ledit angle de calage cp étant choisi
pour une position définie de la manivelle 5, comme par
exemple une position horizontale de la manivelle sur le
pédalier de cycle, telle que présentée en figure 9. La
modification de l'angle de calage cp permet donc de modifier
la position de l'axe X4 selon lequel est réalisée la liaison
pivot entre la seconde partie 33 de l'excentrique 17 et la
bielle secondaire 15.
Un exemple de mise en aeuvre du dispositif
pantographe 11 muni d'un excentrique 17 conforme aux
figures 3 et 4, correspondant au premier mode de
réalisation, consiste à régler l'angle de calage y à une
valeur de 315 , dans le sens trigonométrique. En référence
à la figure 6, on utilise un excentrique 17 présentant un
entraxe entre les axes X1 et X4 égal à 5 mm, une bielle
secondaire 15 présentant un entraxe entre les axes X1 et X2
égal à 60 mm, une bielle support 13 présentant un entraxe
entre les axes X4 et X3 égal à 25 mm et un corps de pédale 7
présentant un entraxe entre les axes X2 et X3 égal
à 79,8 mm.
On obtient alors le schéma dynamique représenté en
figure 7 pour lequel le corps de pédale 7 est orienté dans
un plan horizontal, cette position horizontale du corps 7
étant imposée lorsque la manivelle 5 se situe dans le
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cadran angulaire a, représenté en figure 7, tandis que la
pédale est laissée libre en orientation, et peut être
positionnée horizontalement, lorsque la manivelle 5 se
situe dans le cadran angulaire (3, représenté en figure 7,
qui est complémentaire au cadran angulaire a. Pour ces
valeurs, la position horizontale du corps de pédale 7 est
imposée lorsque la manivelle 5 se situe dans le cadran
angulaire a compris entre S1 et 82r définis en figure 7,
où S1 vaut 20 et S2 vaut 190 .
Un second exemple de mise en aeuvre du dispositif
pantographe 11 muni d'un excentrique 17 conforme aux
figures 8 et 9, correspondant à la variante de réalisation,
consiste à régler l'angle de calage cp à une valeur de 135 ,
dans le sens trigonométrique. En référence à la figure 11,
on utilise un excentrique 17 présentant un entraxe entre
les axes X1 et X4 égal à 5 mm, une bielle secondaire 15
présentant un entraxe entre les axes X4 et X2 égal à 60 mm,
une bielle support 13 présentant un entraxe entre les
axes Xl et X3 égal à 25 mm et un corps de pédale 7
présentant un entraxe entre les axes X2 et X3 égal
à 79,8 mm.
On obtient alors le schéma dynamique représenté en
figure 12 pour lequel le corps de pédale 7 est orienté dans
un plan horizontal, cette position horizontale du corps 7
étant imposée lorsque la manivelle 5 se situe dans le
cadran angulaire a, représenté en figure 12, tandis que la
pédale est laissée libre en orientation, et peut être
positionnée horizontalement, lorsque la manivelle 5 se
situe dans le cadran angulaire P, représenté en figure 12,
qui est complémentaire au cadran angulaire a. Pour ces
valeurs, la position horizontale du corps de pédale 7 est
imposée lorsque la manivelle 5 se situe dans le cadran
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angulaire a compris entre S3 et 84r représenté en figure 12,
où 83 vaut 20 et S4 vaut 190 .
La présente invention concerne également les cycles
équipés de pédales 1 telles que décrites précédemment. Le
cycle comprend un pédalier, généralement à plusieurs
plateaux de vitesses (non représentés) et il est muni de
deux manivelles, gauche et droite, qui reçoivent chacune, à
leur extrémité, une pédale 1 objet de l'invention,
respectivement gauche et droite. Les manivelles sont de
préférence symétriques l'une de l'autre par rapport au plan
sagittal du cycliste lorsqu'il est en position assise sur
la selle dudit 'cycle. La pédale gauche a son dispositif
pantographe 11 positionné et adapté sur le côté latéral
droit du corps pour s'accoupler sur la manivelle gauche,
tel que présenté en figure 1, tandis que la pédale droite a
son dispositif pantographe positionné et adapté sur le côté
latéral gauche du corps pour s'accoupler sur la manivelle
droite.
La pédale 1 selon l'invention peut équiper aussi bien
les cycles de ville que les cycles de compétition. Dans le
cas des cycles de ville, le corps 7 de la pédale est, selon
un mode préférentiel, non représenté, de forme plate et
muni éventuellement de moyens de grippage tels que des
stries ou des dentures.
Lorsque la pédale 1 selon l'invention équipe les
cycles de compétition, le corps 7 comprend alors des moyens
de calage 9 d'une chaussure de cycliste. Ces moyens de
calage 9 peuvent être par exemple des cale-pieds ou encore
un dispositif d'encliquetage de la chaussure sur le corps
de pédale.
Selon un mode préférentiel, représenté aux figures 1
et 2, la pédale 1 comprend un levier de positionnement 59.
Ce levier de positionnement 59 permet une meilleure
manipulation du corps 7 pour modifier son inclinaison et
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éventuellement faire tourner la manivelle autour du
pédalier afin que celle-ci puisse être positionnée
convenablement en fonction de la physionomie du cycliste,
et ainsi faciliter l'enclenchement de la chaussure sur les
moyens de calage 9.
Le levier de positionnement 59 est de préférence
directement moulé d'une seule pièce et fait partie
intégrante du corps de pédale. On peut cependant envisager
une pièce rapportée sur le corps pour sa mise en ceuvre.
Selon une variante, on peut concevoir une liaison de
type pivot d'axe X1 entre le dispositif pantographe 11 et la
manivelle, en remplacement de la liaison encastrement
décrite précédemment. Dans ce cas, la partie en moyen 49
sur la manivelle 5 peut, par exemple, être montée en
liaison pivot avec ladite manivelle 5.
D'autres modes de conception de la pédale peuvent
être envisagés dans le cadre de la présente invention qui
trouve tout particulièrement son application dans
l'industrie et le commerce du cyclisme.
