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La présente invention se rapporte à un pédalier de bicyclette avec des pédales qui se déplacent suivant un cercle.
Dans le cas habituel, où les pédales sont oppo- sées à 1800 l'une par rapport à l'autre, il se présente l'inconvénient que les muscles de la hanche et ceux du genou ne travaillent pas régulièrement en synchronisme pendant le roulage. Pour obtenir une meilleure régularité de rendement des deux muscles, il est nécessaire d'avoir une certaine position en hauteur de la selle. C'est le cas lorsque dans, la position la plus basse de la pédale, la cuisse et la jambe forment un angle d'environ 1400.
Mais cette position basse de la selle présente cependant l'inconvénient résidant en ce que la puissance musculaire pouvant être développée à chaque tour du pédalier est re- lativement faible. Plus la position de la selle est éle- vée, plus les jambes doivent s'allonger et plus la puis- sance musculaire développée est grande.
Grâce à la présente invention, il est possible d'obtenir un mouvement musculaire uniforme, au moins appri- ximativement, avec une position élevée de la selle, c'est- àdire pour une plus grande capacité de rendement des mus- cles de la hanche et du genou.
D'une manière connue en soi, mais proposée à d'autres fins, les deux manivelles du pédalier conforme à l'invention sont mobiles l'une par rapport à l'autre autour\ de leur axe de rotation"commun et sont reliées au moyen d'une biellette avec une roue à chaîne, ou analogue, ser- vant à l'entraînement de la bicyclette, et tournent sur le palier du pédalier autour d'un axe de rotation décelé par rapport à l'axe de rotation des pédales tout en lui étant
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parallèle.
Par opposition aux pédaliers de ce type, la nouveauté de l'invention consiste essentiellement dans le fait que l'axe de rotation de la roue à chaîne est décalé vers le bas par rapport à l'axe de rotation des manivelles afin que, pour une vitesse de rotation constante de la roue à chaîne, la vitesse angulaire des manivelles pour leur demi-trajet supérieur soit supérieure à celle du demi-tra- jet inférieur.
Il s'avère, de façon surprenante, qu'avec le pé- dalier du type décrit les mouvements non uniformes des pé- dales produisent une tension et une détente sensiblement régulières des muscles du genou et de la hanche, même pour une position élevée de la selle, de telle sorte qu'il en résulte pour le cycliste un bon rendement et une fatigue moindre pour une seule et même position de selle.
D'autres avantages et caractéristiques de l'in- vention ressortent de la description et du dessin, sur le- quel on a représenté, uniquement à titre d'exemple, une forme de réalisation du pédalier conforme à l'invention.
- la figure 1 représente une vue latérale du pé dalier; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1 pour une autre position de manivel- les; - la figure 3 représente schématiquement le mou- vement de la cuisse et de la jambe lorsqu'on agit sur le pédalier des figures 1 et 2.
Dans un moyeu ou palier de pédalier 120 monté à poste fixe sur une bicyclette (figure 2) est tourillonné, d'une manière connue en soi, un axe 22 à l'aide de roule- ments à billes 23 et 24. Seule l'une des extrémités de l'axe 22 constitue un tourillon 25 sur lequel est fixée une manivelle 126 au moyen d'une goupille 27. A l'autre :
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extrémité de l'axe 22 est foré axialement un trou dans le- ¯ quel est tourillonné un axe 28. L'axe 28 comporte une rai nure périphérique 29, dans laquelle sont logées deux gou- pilles transversales 30 enfoncées dans l'axe 22, et empê- chant le déplacement axial dudit axe 28.
Sur l'extrémité de l'axe 28, faisant saillie vers l'extérieur, est fixée une deuxième manivelle 131 à l'aide d'une goupille 32. par la rotation de l'axe 26 dans l'axe creux.22, les deux mani- velles 126 et 131 peuvent être déplecées l'une par rapport à l'autre. Sur les extrémités libres des manivelles 126 et 131 sont montées tournantes, d'une manière connue en soi, des pédales 41 et 51.
Un plateau de pédalier 55 servant à entraîner la bicyclette est tourillonné à l'aide de roulements à billes 157 à l'une des extrémités du moyeu du pédalier 120. Com- me on peut le voir sur les figures 1 et 2, l'axe géométri que de rotation 63 du plateau de pédalier 55 est disposé excentriquement par rapport à l'axe géométrique de rota- tion 62 commun aux-manivelles 126 et 131. Si l'on imagine un plan 61 contenant l'axe de rotation 62 des manivelles et passant par la selle de bicyclette,non représentée, ou l'articulation de la hanche du cycliste, l'axe de rotation 63 du plateau 55 se trouve décalé vers le bas, en direc- tion de ce plan, d'une certaine distance par rapport à l'axe 62. Le but et le fonctionnement de l'excentrement des axes 62 et 63 seront décrits plus loin.
Dans la zone médiane de la manivelle 131 est articulée, à l'aide d'un pivot 65, une biellette oscillan-- te 66 qui est reliée en outre à l'aide d'un pivot 67 au plateau de pédalier 55. Un autre pivot 68 est diamétrale- ment opposé au pivot 67 et relie une deuxième biellette 69 avec le plateau 55.' L'autre extrémité de la biellette 69 est reliée, '--en pouvant osciller, au moyen d'un pivot 70
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avec un bras 71 qui est fixé à l'axe 22 d'une manière qui n'est pas représentée dans le détail et qui est forcé de se déplacer avec la manivelle 126. Les deux pivots 65 et 70 sont à la même distance de l'axe de rotation 62 des mani- velles.
Les manivelles sont accouplées avec le plateau 55 à l'aide des biellettes 66 et 69, de sorte que le plateau 55 est entraîné par le déplacement des manivelles. Les biellettes 66 et 65 sont conçues et disposées de telle ma- nière que les manivelles 126 et 131, lorsqu'elles sont en opposition à 180 viennent, eu moins approximativement dans le plan 61
Le mode de fonctionnement du pédalier décrit est le suivant : l'excentrement du plateau 55 par rapport à l'axe de rotation 62 des manivelles se traduit par une vi- tesse angulaire non uniforme de chacune des manivelles 126 et 131 pour une vitesse de rotation uniforme du plateau de chaîne, la vitesse angulaire des manivelles 126 et 131 pour leur demi-trajet supérieur étant supérieure à celle du de- mi-trajet inférieur.
A chaque tour complet du plateau 55 les manivelles 126 et 131 exécutent une oscillante ou rote- tion relative l'une par rapport à l'autre. Du fait que la manivelle supérieure se déplace plus vite que la manivelle inférieure, les pédales 41 et 51 arrivent à la même hauteur lorsqu'elles se trouvent au-dessous de l'axe de rotation 62. Les directions longitudinales des deux manivelles 126 et 131 forment alors un angle ouvert vers le bas, de moins de 180 comme le montre la figure 1. Cet angle est plus grand ou plus petit selon la valeur d'excentrement des axes 62 et 63. Dans les formes de réalisation intervenant en pratique, il sera compris entre 130 et 175 La grandeur de cet angle se détermine en fonction de la hauteur de la selle.
Plus la selle est haute, c'est-à-dire plus les jam bes ont à s'allonger en appuyant sur les pédales, plus l'an
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gle entre les manivelles doit être aigu,' pour fournir une sollicitation la plus uniforme possible des muscles de la hanche et du genou.
L'influence du déplacement décrit des pédales sur le cycliste est visible, sur la figure 3. Il est sup- posé que la bicyclette est animée d'une vitesse constante et que le plateau de pédalier 55 se déplace donc uniformé- ment. On a représenté en 1, 2....8 dans la figure 3, plu- sieurs positions d'une pédale, à intervalles réguliers, pour un tour complet. Du fait de la vitesse non uniforme de rotation de la manivelle correspondante, par exemple 131, les points 7, 8 1 2 et 3, sont plus écartés l'un de l'autre que les points 3, 4, 5, 6 et 7. L'articulation à de la hanche du cycliste; montrée en 80 sur la figure 3, se trouve dans le plan déjà cité 61. La jambe et la hanche du cycliste sont représentées schématiquement sur la figure 3 par des lignes droites 81 et 82.
En marche, l'articula- tion du genou reliant entre elles la jambe et la cuisse 81 et 82 se déplace sur un arc de cercle concentrique à l'ar ticulation de la hanche 80 en passant.par les points 11, 12...le. Lorsque la pédale se trouve dans la position 2, l'articulation du genou occupe sa position la plus élevée 12. La position la plus basse 16 de cette articulation est alors atteinte lorsque la pédale se trouve dans la po- sition 6. En ces de marche de la pédale suivant la flèche R des figures 1 et 3, l'une des jambes du cycliste peut par allongement de l'articulation du genou fournir du tra vail pour entraîner la bicyclette, aussi longtemps que lp pédale correspondante se déplace à peu'près de la position 1 à la position 5.
La puissance développée en marche par le muscle de l'articulation de la hanche correspond à peu près à la variation de l'angle E, tandis que la puissance développée par le muscle de l'articulation du genou corres-
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pond à peu près à la variation de l'angle F' (figure 3).
Il s'avère que, pour le déplacement décrit non uniforme des pédales, les muscles des articulations de la hanche et du genou sont tendus et relâchés d'une manière relativement uniforme, ce qui permet d'obtenir une puissance élevée et une ±cible fatigue des muscles.
Le pédalier décrit permet donc une marche plus agréable et moins fatiguante ou encore un rendement de mar che plus élevé, en ce qui concerne la: rapidité et la durée, que ce n'est le ces avec des pédaliers du type habituel ayant des pédales opposées constamment à 180
Le cas échéant, il est avantageux de déporter d'une faible distance vers l'avant, et dans le sens de marche, l'axe de rotation 63 du plateau 55 par rapport au plan 61 Si la disposition et la forme des biellettes 66 et 69 sont les mêmes que dans l'exemple représenté et dé- crit, les manivelles 126 et 131 sont opposées à 1800 entre elles toujours au moment où elles arrivent dans un plan imaginaire qui passe par l'axe de rotation 62 des manivel- les et derrière la selle de la bicyclette.
La position du plan imaginaire dans lequel arrivent les manivelles lors- qu'elles sont opposées à 180 peut du reste être choisie indépendamment de la position de l'axe de plateau 63 excen-. tré par une conception et une disposition correspondantes des biellettes 66 et 69 en particulier par un décalage correspondant des pivots 67 et 6b.
Il est clair que l'invention n'est pas liée à la réalisation du pédalier illustrée sur le dessin. Lans une variante de réalisation, non représentée, les pivots 67 et 68 ne sont pes placés directement sur le plateau 55 mais sur un disque qui es - tourillonné excentriquement sur le moyeu du pédalier à l'aide d'au moins un roulement à billes Le plateau de pédalier est ;'lors fixé de façon démontable
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et interchangeable sur le disque précité. Pour pouvoir uti liser deux manivelles égales de fabrication courante, il est avantageux de ne pas relier directement la biellette 66 avec l'une des manivelles mais avec un bras non repré- senté qui, de même que le bras 71 est placé sur l'axe 28 qui, de son côté, porte la manivelle précitée.
REVENDICATIONS
L'invention a pour objet un pédalier de bicyclet te, avec deux manivelles mobiles l'une par rapport à l'au- tre autour de leur axe de rotation commun et dont chacune est reliée positivement au moyen d'une biellette avec un plateau de pédalier ou analogue, servant à entraîner la bicyclette, ce plateau étant monté et pouvant tourner sur .le moyeu du pédalier autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation des pédales mais décalé par rapport à lui, ledit pédalier étant remarquable, notamment, par les caractéris- tiques suivantes considérées séparément ou en combinaison ' a) l'axe de rotation du plateau est décalé vers le bas par rapport à l'axe de rotation des manivelles afin que,
pour une vitesse de rotation constante du plateau la vitesse angulaire des manivelles pour leur demi-trajet su- périeur soit supérieure à celle du demi-trajet inférieur; b) l'axe du plateau de pédalier est situé, au moins approximativement, dans un plan qui est supposé passer par l'axe de rotation des manivelles et par la selle de la bi- cyclette ; c) l'axe de rotation du plateau est décalé vers l'avant et dans le sens de marche par rapport à l'axe de rotation des manivelles de telle sorte que l'axe de rota- tion du plateau soit situé en avant d'un plan passant par l'axe de rotation des manivelles et par la selle de bicy- clette ;
d) les biellettes de liai.son entre manivelles et
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plateau du pédalier sont conçues et disposées de telle sorte que lesdites manivelles soient décalées entre elles de 180 lorsqu'elles arrivent, au moins approximativement, dans un plan qui passe par leur axe de rotation et par la selle de la bicyclette; e) les biellettes précitées sont conçues et dispo- sées de telle sorte que les manivelles soient décalées de 180 entre elles lorsqu'elles arrivent, au moins approxima- tivement, dans un plan qui passe par l'axe de rotation des- manivelles et derrière la selle de la bicyclette;
f) l'excentrement de l'axe du plateau de pédalier par rapport à l'axe de rotation des manivelles est choisi d'une manière telle que les extrémités des manivelles avec les pédales se trouvant, au moins approximativement, à la même hauteur, lorsque les manivelles forment entre elles un angle ouvert vers le bas de 130 à 175 .
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The present invention relates to a bicycle crankset with pedals which move in a circle.
In the usual case, where the pedals are opposed at 1800 to each other, there is the disadvantage that the muscles of the hip and those of the knee do not work regularly in synchronism during rolling. To obtain a better regularity of performance of the two muscles, it is necessary to have a certain position in the height of the saddle. This is the case when in, the lowest position of the pedal, the thigh and the leg form an angle of approximately 1400.
However, this low position of the saddle has the drawback that the muscle power that can be developed at each revolution of the crankset is relatively low. The higher the position of the saddle, the more the legs must lengthen and the greater the muscular power developed.
Thanks to the present invention, it is possible to achieve uniform muscle movement, at least appreciably, with an elevated position of the saddle, that is, for a greater output capacity of the muscles of the hip. and knee.
In a manner known per se, but proposed for other purposes, the two cranks of the crankset according to the invention are movable with respect to each other about their common axis of rotation and are connected to the by means of a connecting rod with a chain wheel, or the like, serving to drive the bicycle, and rotate on the bearing of the crankset about an axis of rotation detected with respect to the axis of rotation of the pedals while being him
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parallel.
As opposed to cranksets of this type, the novelty of the invention consists essentially in the fact that the axis of rotation of the chain wheel is shifted downward with respect to the axis of rotation of the cranks so that, for a constant rotational speed of the chain wheel, the angular speed of the cranks for their upper half-path is greater than that of the lower half-path.
It turns out, surprisingly, that with the crankset of the type described the non-uniform movements of the pedals produce a substantially regular tension and relaxation of the muscles of the knee and hip, even at an elevated position of the pedals. the saddle, so that the cyclist results in good performance and less fatigue for one and the same saddle position.
Other advantages and characteristics of the invention emerge from the description and the drawing, in which there is shown, purely by way of example, an embodiment of the crankset according to the invention.
- Figure 1 shows a side view of the pedals; FIG. 2 is a section taken on line II-II of FIG. 1 for another crank position; - Figure 3 shows schematically the movement of the thigh and the leg when acting on the crankset of Figures 1 and 2.
In a hub or bottom bracket 120 mounted in a fixed position on a bicycle (Figure 2) is journaled, in a manner known per se, an axis 22 by means of ball bearings 23 and 24. Only the ball bearing. one of the ends of the axis 22 constitutes a journal 25 on which is fixed a crank 126 by means of a pin 27. On the other:
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end of the pin 22 is axially drilled a hole in which a pin 28 is journalled. The pin 28 has a peripheral groove 29, in which are housed two transverse pins 30 driven into the pin 22, and preventing the axial displacement of said axis 28.
On the end of the pin 28, projecting outwardly, is fixed a second crank 131 by means of a pin 32. by the rotation of the pin 26 in the hollow pin. 22, the two cranks 126 and 131 can be moved relative to each other. On the free ends of the cranks 126 and 131 are rotatably mounted, in a manner known per se, pedals 41 and 51.
A bottom bracket 55 for driving the bicycle is journaled by means of ball bearings 157 at one end of the hub of the bottom bracket 120. As can be seen in Figures 1 and 2, the axle geometrical rotation 63 of the bottom bracket 55 is disposed eccentrically with respect to the geometric axis of rotation 62 common to the cranks 126 and 131. If we imagine a plane 61 containing the axis of rotation 62 of the cranks and passing through the bicycle saddle, not shown, or the hip joint of the cyclist, the axis of rotation 63 of the plate 55 is shifted downwards, in the direction of this plane, by a certain distance. with respect to axis 62. The purpose and operation of the eccentricity of axes 62 and 63 will be described later.
In the middle zone of the crank 131 is articulated, by means of a pivot 65, an oscillating link 66 which is further connected by means of a pivot 67 to the bottom bracket 55. Another pivot 68 is diametrically opposed to pivot 67 and connects a second link 69 with plate 55. ' The other end of the rod 69 is connected, '- being able to oscillate, by means of a pivot 70
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with an arm 71 which is fixed to the axis 22 in a manner which is not shown in detail and which is forced to move with the crank 126. The two pivots 65 and 70 are at the same distance from the axis of rotation 62 of the cranks.
The cranks are coupled with the plate 55 by means of the links 66 and 69, so that the plate 55 is driven by the movement of the cranks. The links 66 and 65 are designed and arranged in such a way that the cranks 126 and 131, when they are in opposition to 180 come, at least approximately in the plane 61
The operating mode of the crankset described is as follows: the eccentricity of the plate 55 relative to the axis of rotation 62 of the cranks results in a non-uniform angular speed of each of the cranks 126 and 131 for a rotational speed uniform chain plate, the angular speed of the cranks 126 and 131 for their upper halfway being greater than that of the lower halfway.
On each complete revolution of the plate 55, the cranks 126 and 131 perform an oscillating or relative rotation with respect to one another. Because the upper crank moves faster than the lower crank, the pedals 41 and 51 reach the same height when they are below the axis of rotation 62. The longitudinal directions of the two cranks 126 and 131 then form an open angle downwards, of less than 180 as shown in FIG. 1. This angle is greater or smaller depending on the value of the eccentricity of the axes 62 and 63. In the embodiments involved in practice, it is will be between 130 and 175 The size of this angle is determined according to the height of the saddle.
The higher the saddle, that is to say the more the legs have to be lengthened by pressing the pedals, the more
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the pressure between the cranks should be sharp, to provide the most uniform stress possible on the muscles of the hip and knee.
The influence of the described displacement of the pedals on the cyclist can be seen in Fig. 3. It is assumed that the bicycle is driven at a constant speed and that the bottom bracket 55 therefore moves uniformly. Several positions of a pedal are shown at 1, 2 .... 8 in FIG. 3, at regular intervals, for a complete revolution. Due to the non-uniform speed of rotation of the corresponding crank, for example 131, points 7, 8 1 2 and 3, are further apart than points 3, 4, 5, 6 and 7 The hip joint of the cyclist; shown at 80 in Figure 3, is in the previously cited plan 61. The leg and hip of the cyclist are shown schematically in Figure 3 by straight lines 81 and 82.
When walking, the knee joint connecting the leg and the thigh 81 and 82 between them moves in an arc concentric with the hip joint 80 passing through points 11, 12 ... the. When the pedal is in position 2, the knee joint occupies its highest position 12. The lowest position 16 of this joint is then reached when the pedal is in position 6. In these walking of the pedal according to the arrow R of Figures 1 and 3, one of the legs of the cyclist can by lengthening the knee joint provide work to drive the bicycle, as long as the corresponding pedal moves slowly. near position 1 to position 5.
The power developed by the muscle of the hip joint roughly corresponds to the change in angle E, while the power developed by the muscle of the knee joint corresponds to
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pond approximately to the variation of the angle F '(figure 3).
It turns out that, for the described non-uniform movement of the pedals, the muscles of the hip and knee joints are strained and relaxed in a relatively uniform manner, resulting in high power and ± target fatigue. muscles.
The described crankset therefore allows a more pleasant and less tiring walk or even a higher walking efficiency, with regard to: speed and duration, than it is with the usual type of pedals having opposite pedals constantly at 180
Where appropriate, it is advantageous to offset a small distance forward, and in the direction of travel, the axis of rotation 63 of the plate 55 relative to the plane 61 If the arrangement and shape of the rods 66 and 69 are the same as in the example shown and described, the cranks 126 and 131 are opposed at 1800 to each other, always when they arrive in an imaginary plane which passes through the axis of rotation 62 of the cranks and behind the saddle of the bicycle.
The position of the imaginary plane in which the cranks arrive when they are opposite 180 can, moreover, be chosen independently of the position of the axis of the offset plate 63. tré by a design and a corresponding arrangement of the rods 66 and 69 in particular by a corresponding offset of the pivots 67 and 6b.
It is clear that the invention is not linked to the embodiment of the crankset illustrated in the drawing. In an alternative embodiment, not shown, the pivots 67 and 68 are not placed directly on the plate 55 but on a disc which is eccentrically journaled on the hub of the crankset using at least one ball bearing. bottom bracket is; 'when fixed in a removable manner
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and interchangeable on the aforementioned disc. In order to be able to use two equal cranks of current manufacture, it is advantageous not to directly connect the connecting rod 66 with one of the cranks but with an arm not shown which, like the arm 71 is placed on the axis. 28 which, for its part, carries the aforementioned crank.
CLAIMS
The object of the invention is a bicycle crankset, with two cranks movable relative to each other around their common axis of rotation and each of which is positively connected by means of a connecting rod with a chainring. crankset or the like, serving to drive the bicycle, this plate being mounted and being able to rotate on the hub of the crankset around an axis parallel to the axis of rotation of the pedals but offset with respect to it, said crankset being remarkable, in particular , by the following characteristics considered separately or in combination: a) the axis of rotation of the plate is offset downwards with respect to the axis of rotation of the cranks so that,
for a constant speed of rotation of the plate, the angular speed of the cranks for their upper half-path is greater than that of the lower half-path; b) the axis of the bottom bracket is located, at least approximately, in a plane which is supposed to pass through the axis of rotation of the cranks and through the saddle of the bicycle; c) the axis of rotation of the plate is offset forwards and in the direction of travel with respect to the axis of rotation of the cranks so that the axis of rotation of the plate is located in front of a plane passing through the axis of rotation of the cranks and through the bicycle saddle;
d) the connecting rods between the cranks and
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chainring of the bottom bracket are designed and arranged such that said cranks are offset from one another by 180 when they arrive, at least approximately, in a plane which passes through their axis of rotation and through the saddle of the bicycle; e) the aforementioned links are designed and arranged in such a way that the cranks are offset by 180 from each other when they arrive, at least approximately, in a plane which passes through the axis of rotation of the cranks and behind the saddle of the bicycle;
f) the eccentricity of the axis of the bottom bracket with respect to the axis of rotation of the cranks is chosen in such a way that the ends of the cranks with the pedals lying, at least approximately, at the same height, when the cranks form an open angle downward from 130 to 175 between them.