FR3166363A1 - Systeme d’entrainement pour pedalier de cycle, pedalier et cycle comprenant un tel systeme d’entrainement. - Google Patents

Systeme d’entrainement pour pedalier de cycle, pedalier et cycle comprenant un tel systeme d’entrainement.

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FR3166363A1
FR3166363A1 FR2409775A FR2409775A FR3166363A1 FR 3166363 A1 FR3166363 A1 FR 3166363A1 FR 2409775 A FR2409775 A FR 2409775A FR 2409775 A FR2409775 A FR 2409775A FR 3166363 A1 FR3166363 A1 FR 3166363A1
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François BAILLY
Sabrina Otmani
Christine Azevedo
Andrew P. Murray
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Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique INRIA
University of Dayton
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Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique INRIA
University of Dayton
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Abstract

SYSTEME D’ENTRAINEMENT POUR PEDALIER DE CYCLE, PEDALIER ET CYCLE COMPRENANT UN TEL SYSTEME D’ENTRAINEMENT L’invention concerne un système d’entrainement pour pédalier de cycle comprenant :- une manivelle (110) présentant un moyen de solidarisation (111) à un arbre (A),- un bras d’entrainement (120) s’étendant selon un axe longitudinal et présentant un premier moyen de liaison pivot à la manivelle (110), le moyen de liaison s’étendant selon un axe transversal à l’axe longitudinal, définissant ensemble un plan d’entrainement (PE),- un repose-pied (130) statique présentant un moyen de fixation au bras d’entrainement (120) et une surface plane définissant un plan d’appui (PA) d’un pied, le moyen de liaison étant situé à une première distance (d1) prédéterminée du moyen de solidarisation (111), le moyen de fixation étant situé à une deuxième distance prédéterminée du moyen de liaison, et les plans d’entrainement et d’appui (PE,PA) étant sécants selon un angle (α) prédéterminé. Figure d’abrégé : [Fig.1D]

Description

SYSTEME D’ENTRAINEMENT POUR PEDALIER DE CYCLE, PEDALIER ET CYCLE COMPRENANT UN TEL SYSTEME D’ENTRAINEMENT. 1. Domaine technique
Le domaine de l’invention est celui des cycles. Plus précisément l’invention se rapporte à la conception et à la réalisation d’un système d’entrainement pour pédalier.
La présente invention trouve une application particulière dans le cyclisme, sportif ou de plaisance. La présente invention vise en outre à rendre accessible le cyclisme à des personnes à mobilité réduite. La présente invention trouve par ailleurs une application dans le secteur médical, notamment pour la rééducation et/ou renforcement musculaire d’un patient.
2. Art antérieur
Un cycle désigne généralement une bicyclette qui est un véhicule à deux roues se déplaçant en faisant tourner sa roue arrière via la puissance musculaire des jambes de l’utilisateur. La force de l’utilisateur est transférée à la roue arrière par le biais d’un système de transmission (pédales, manivelles, plateau, chaîne de transmission, etc.) de sorte que la roue arrière tourne et que le cycle avance. Ces éléments matériels et corporels définissent ainsi une chaîne mécanique permettant la propulsion du cycle.
Pour accroitre la vitesse du cycle, en conservant ou minimisant les efforts musculaires de l’utilisateur, il est connu de modifier la propulsion anatomique et/ou la propulsion matérielle.
Modifier la propulsion anatomique consiste notamment à adapter la posture de pédalage de l’utilisateur. Selon les situations et/ou type de cycle, il n’est pas toujours possible ou simple d’agir sur ce paramètre.
Modifier la propulsion matérielle consiste à adapter les spécificités structurelles du cycle en perfectionnant tout ou partie des pièces mécaniques du système de transmission.
Pour ce faire, outre les solutions d’assistance électrique, il existe de nombreuses solutions mécaniques permettant d’améliorer les pièces de transmission des cycles de manière à augmenter le couple du pédalier et donc la performance du cycle. Par exemple, il est connu la mise en œuvre de plateaux elliptiques ou ovoïdes, de pédales lestées, de manivelles indépendantes, etc.
Toutefois, les solutions mécaniques existantes ne permettent pas aux utilisateurs d’atteindre leur puissance développée maximale respective lors du pédalage et/ou sont parfois relativement complexes à mettre en œuvre.
Qui plus est, ces solutions mécaniques ne s’adaptent pas, ou difficilement, aux besoins individuels des utilisateurs, selon leurs capacités et selon les contextes d’utilisation.
3. Résumé de l’invention
La technique proposée a notamment pour objectif d’apporter une solution efficace à au moins certains de ces différents problèmes.
Pour ce faire, la technique proposée se rapporte, selon un premier aspect, à un système d’entrainement pour pédalier de cycle comprenant :
- une manivelle présentant un moyen de solidarisation à un arbre de pédalier,
- un bras d’entrainement s’étendant selon un axe longitudinal et présentant un premier moyen de liaison pivot à la manivelle, le premier moyen de liaison s’étendant selon un axe transversal à l’axe longitudinal, l’axe longitudinal et l’axe transversal définissant un plan d’entrainement,
- un repose-pied statique destiné à recevoir un pied d’utilisateur, le repose-pied présentant un premier moyen de fixation au bras d’entrainement et une surface de réception du pied, le premier moyen de fixation étant partiellement disposé dans le plan d’entrainement, la surface plane définissant un plan d’appui sécant au plan d’entrainement,
le premier moyen de liaison du bras d’entrainement à la manivelle étant situé à une première distance, nommée« d1», prédéterminée du moyen de solidarisation de la manivelle au arbre de pédalier,
le premier moyen de fixation du repose-pied au bras d’entrainement étant situé, selon l’axe longitudinal, à une deuxième distance, nommée« d2», prédéterminée du premier moyen de liaison du bras d’entrainement à la manivelle, et
les plans d’entrainement et d’appui étant sécants selon un angle, nommé « α », prédéterminé.
Un tel système d’entrainement permet, via la gestion des paramètres « d1», « d2» et « α », d'augmenter les performances de pédalage de l’utilisateur du cycle équipé dudit système. En effet, contrairement aux dispositifs de pédalage traditionnels qui imposent une trajectoire de pied circulaire, un système d’entrainement conforme à la technique proposée permet une déformation de cette trajectoire, qui peut être ovoïde par exemple. En outre, cette déformation de la trajectoire de pied est déterminée par la prise en compte des capacités musculaires de l'utilisateur afin de maximiser la puissance transmise au pédalier. En d’autres termes, la technique proposée permet d'augmenter la puissance de pédalage grâce à une cinématique optimisée (car personnalisée en fonction de l’utilisateur, et de ses mensurations biomécaniques notamment). Un système d’entrainement conforme à la technique proposée permet donc d’optimiser la cinématique de pédalage afin d’exploiter au mieux les couples articulaires de l’utilisateur et d’assurer une transmission maximale de la puissance au pédalier.
Par ailleurs, un tel système d’entrainement permet la conception de cycles, ou l’adaptation de cycles existants, plus efficaces qui s'adaptent à des individus ayant des profils anthropométriques différents.
Un système d’entrainement conforme à la technique proposée peut être transposée de manière polyvalente, pour répondre aux besoins d'individus allant des utilisateurs quotidiens aux athlètes, et étendre ses avantages potentiels aux personnes souffrant de déficiences motrices, dans un cas de rééducation par exemple.
Selon une caractéristique particulière de la technique proposée, première distance, la deuxième distance et l’angle sont déterminés en fonction de données anthropométriques dudit utilisateur.
L’utilisation de données anthropométriques de l’utilisateur permet une détermination personnalisée des valeurs de la première distance « d1», de la deuxième distance « d2» et de l’angle « α ». Cela se traduit donc par une amélioration du couple du pédalier équipé d’un tel système d’entrainement, et donc des performances de l’utilisateur du cycle.
Selon une autre caractéristique particulière de la technique proposée, les données anthropométriques comprennent au moins une donnée utilisateur parmi : la masse, la taille, la longueur de la région fémorale, la longueur de la région crurale et la longueur du pied.
De telles données anthropométriques sont les plus significatives dans la détermination personnalisée des valeurs de la première distance « d1», de la deuxième distance « d2» et de l’angle « α ». Cela permet donc de limiter les ressources informatiques nécessaires pour implémenter le procédé de détermination associé tout en s’assurant de proposer des valeurs de paramétrage du système d’entrainement efficaces.
Selon une autre caractéristique particulière de la technique proposée, au moins une des première distance, deuxième distance et angle est réglable.
Le réglage de tout ou partie de la première distance « d1», de la deuxième distance « d2» et de l’angle « α » permet au système d’entrainement d’être utilisé par divers utilisateurs successifs. Un tel système d’entrainement réglable est particulièrement adapté aux dispositifs médicaux utilisés par plusieurs utilisateurs en centre de rééducation par exemple.
Selon une autre caractéristique particulière de la technique proposée, la manivelle présente une pluralité de deuxièmes moyens de liaison, complémentaires au premier moyen de liaison du bras d’entrainement, les premier et deuxièmes moyens de liaison étant assemblés de manière réversible.
Selon une autre caractéristique particulière de la technique proposée, le bras d’entrainement présente une pluralité de deuxièmes moyens de fixation, complémentaires au premier moyen de fixation du repose-pied, répartie selon l’axe longitudinal, les premier et deuxièmes moyens de solidarisation étant assemblés de manière réversible.
Selon une autre caractéristique particulière de la technique proposée, le premier moyen de fixation du repose-pied est configuré pour coopérer avec un deuxième moyen de fixation du bras d’entrainement, les premier et deuxième moyens de fixation présentant des cannelures complémentaires.
Selon une autre caractéristique particulière de la technique proposée, le bras d’entrainement et le repose-pied sont réalisés d’un seul tenant.
Une telle structure, dite invariable, permet notamment de limiter le nombre de pièces constitutives du système d’entrainement et donc des moyens de jonction associés. Cela se traduit notamment par une diminution de la masse du système d’entrainement et par une amélioration de la résistance mécanique de celui-ci.
La présente invention se rapporte également, selon un deuxième aspect, à un pédalier pour cycle comprenant un arbre de pédalier, chaque extrémité longitudinale dudit arbre portant, de manière opposée, un système d’entrainement tel que décrit précédemment.
La présente invention se rapporte enfin, selon un troisième aspect, à un cycle comprenant un cadre portant un pédalier tel que décrit précédemment.
4. Liste des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, parmi lesquels :
-FIG. 1àFIG. 1: les figures 1A à 1E illustrent, selon différentes vues, un exemple partiel de pédalier pour cycle équipé d’un système d’entrainement conforme à un premier mode de réalisation de l’invention ;
-FIG. 1: laFIG. 1illustre le pédalier selon une vue en perspective;
-FIG. 1: laFIG. 1illustre le pédalier selon une vue de face ;
-FIG. 1: laFIG. 1illustre le pédalier selon une vue d’un premier côté ;
-FIG. 1: laFIG. 1illustre le pédalier selon une vue d’un deuxième côté ;
-FIG. 1: laFIG. 1illustre le pédalier selon une vue de dessus ;
-FIG. 2: laFIG. 2est un schéma fonctionnel simplifié d'un procédé de détermination de paramètres personnalisés du système d’entrainement des figures 1A à 1E ;
-FIG. 3etFIG. 3: les figures 3A à 3B illustrent, selon des vues de face et de côté respectivement, un exemple partiel de pédalier pour cycle équipé d’un système d’entrainement conforme à un deuxième mode de réalisation de l’invention ; et
-FIG. 4etFIG. 4: les figures 4A et 4B illustrent, selon différentes vues de côté, un exemple partiel de pédalier pour cycle équipé d’un système d’entrainement conforme à un troisième mode de réalisation de l’invention.
5. Description détaillée de l’invention
On illustre par la suite différents modes de réalisation de l’invention à l’appui de figures faisant directement ou indirectement référence à un pédalier de cycle. Le terme « cycle » doit être compris dans son sens le plus général. Il englobe notamment les termes de bicyclette (course, VTT, VTC), tricycle, quadricycle, ergocycle, pédalo, etc. L’invention peut donc s'appliquer à tout véhicule comprenant un pédalier.
Dans la description des figures, les mêmes éléments seront désignés par de mêmes références sur les différentes figures d’un même mode de réalisation particulier. D’un mode de réalisation à l’autre, ces éléments seront désignés par une référence conservant les mêmes deux derniers chiffres, mais dont le chiffre des centaines correspondra au mode de réalisation particulier.
5.1 Description de modes de réalisation illustratifs
Lesfigures 1Aà1Eillustrent, selon différentes vues, un exemple partiel de pédalier pour cycle équipé d’un système d’entrainement conforme à un premier mode de réalisation de l’invention. LaFIG. 2est un schéma fonctionnel simplifié d’un procédé de détermination des paramètres personnalisés de ce système d’entrainement.
Dans ce premier mode de réalisation, le système d’entrainement 100 pour pédalier de cycle comprend :
- une manivelle 110, s’étendant selon un axe longitudinal X110, solidaire d’un arbre A de pédalier,
- un bras d’entrainement 120, s’étendant selon un axe longitudinal X120, monté mobile en rotation sur la manivelle 110, et
- un repose-pied 130 statique, destiné à recevoir un pied d’utilisateur (non représenté), fixé au bras d’entrainement 120.
Le repose-pied 130 est dit « statique » en ce sens qu’il est dépourvu de tout mouvement par rapport au bras d’entrainement 120 qui le supporte. En d’autres termes, et contrairement aux solutions antérieures, le repose-pied 130 est dépourvu d’une liaison pivot avec le bras d’entrainement 120. En s’affranchissant d’une telle liaison pivot, le système d’entrainement 100 impose une unique cinématique optimale du pied de l’utilisateur. Cela se traduit par une amélioration de la puissance transmise au pédalier. À défaut de mise en œuvre d’un tel repose-pied 130 statique, un continuum de trajectoires de pédalage possible existerait, ne garantissant pas l'unicité de la méthode de pédalage ni l'optimalité du système d’entrainement conforme à la technique proposée.
La manivelle 110 présente, au voisinage d’une extrémité longitudinale, un moyen de solidarisation 111 destiné à coopérer avec un moyen de solidarisation complémentaire ménagé sur une extrémité de l'arbre A de pédalier. Le moyen solidarisation 111 de la manivelle 110 s’étend selon un axe transversal Y110à l’axe longitudinal X110et est adapté pour immobiliser la manivelle 110 sur l’arbre A.
Le bras d’entrainement 120 présente, au voisinage d’une extrémité longitudinale, un premier moyen de liaison 121 configuré pour coopérer avec un deuxième moyen de liaison 112 complémentaire ménagé sur la manivelle 110. Le premier moyen de liaison 121 du bras d’entrainement 120 s’étend selon un axe transversal Y120à l’axe longitudinal X120et est configuré pour autoriser un mouvement de rotation du bras d’entrainement 120 par rapport à la manivelle 110, selon l’axe transversal Y120. L’axe longitudinal X120et l’axe transversal Y120du bras d’entrainement 120 définissent un plan d’entrainement PE.
Le repose-pied 130 présente un premier moyen de fixation 131 configuré pour coopérer avec un deuxième moyen de fixation 122 complémentaire ménagé sur le bras d’entrainement 120. Les moyens de fixation 122, 131 du bras d’entrainement 120 et du repose-pied 130 respectivement sont partiellement disposés dans le plan d’entrainement PEdu bras d’entrainement 120.
Le repose-pied 130 présente en outre une surface plane 132, dite surface de réception, définissant un plan d’appui PAdu pied de l’utilisateur sur le repose-pied 130.
La manivelle 110 et le repose-pied 130 sont situés de part et d’autre du bras d’entrainement 120 et sensiblement à l’opposé l’un de l’autre. En d’autres termes, le bras d’entrainement 120 présente une première surface latérale et une deuxième surface latérale, opposée à la première surface latérale. La manivelle 110 est liée au bras d’entrainement 120 au voisinage d’une première extrémité de sa première surface latérale tandis que le repose-pied 130 est fixé à ce même bras d’entrainement 120 au voisinage d’une deuxième extrémité de sa deuxième surface latérale. La manivelle 110 et le bras d’entrainement 120 évoluent donc dans des plans parallèles (non représentés).
Le premier moyen de liaison 121 du bras d’entrainement 120 à la manivelle 110 est situé, selon l’axe longitudinal X110, à une première distance « d1» prédéterminée du moyen de solidarisation 111 de la manivelle 110 à l’arbre A du pédalier.
Le premier moyen de fixation 131 du repose-pied 130 au bras d’entrainement 120 est situé, selon l’axe longitudinal X120, à une deuxième distance « d2» prédéterminée du premier moyen de liaison 121 du bras d’entrainement 120 à la manivelle 110.
Enfin, le plan d’appui PAest sécant au plan d’entrainement PEselon un angle « α » d’une valeur prédéterminée.
Dans ce mode de réalisation, les valeurs de la première distance « d1», de la deuxième distance « d2» et de l’angle « α » sont déterminées en fonction de données anthropométriques DA1, DA2, DAXde l’utilisateur du système d’entrainement 100.
Pour ce fait, un dispositif de traitement DT, visible enFIG. 2, distinct du système d’entrainement 100, est mis en œuvre.
Ce dispositif de traitement DT, comprenant notamment un processeur et une mémoire, reçoit les données anthropométriques DA1, DA2, DAXde l’utilisateur (données en entrée) et émet les valeurs de la première distance « d1», de la deuxième distance « d2» et de l’angle « α » du système d’entrainement 100 (données en sortie).
Ce dispositif de traitement DT est configuré pour mettre en œuvre un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre d’un procédé de détermination des valeurs de la première distance « d1», de la deuxième distance « d2» et de l’angle « α » du système d’entrainement 100.
Ce procédé de détermination comprend :
- une phase d'optimisation visant à trouver la meilleure solution à un problème en imitant le processus de sélection naturelle ; et
- un solveur de problèmes non linéaires d’un outil de différenciation algorithmique. Un tel solveur est moyen relativement souple et efficace pour exprimer et résoudre des problèmes complexes.
Ce procédé de détermination prend également en considération des contraintes anatomiques et anthropométriques CA1, CA2, CAX(données en entrée) afin de proposer des valeurs réalistes et implémentables dans un système d’entrainement 100 conforme à l’invention. Les contraintes anatomiques et anthropométriques CA1, CA2, CAXconsidérées sont par exemple les couples articulaires maximums de la hanche, du genou et de la cheville, qui dépendent de la position et de la vitesse de l’articulation en question.
L'optimisation et les contraintes sur la position angulaire et la vitesse des articulations du genou et de la hanche permettent d'exploiter au maximum les couples articulaires maximaux pour produire une puissance moyenne maximale de la manivelle.
Bien évidemment, les valeurs de la première distance « d1», de la deuxième distance « d2» et de l’angle « α » peuvent être déterminées par d’autres procédés qui mettent en œuvre des algorithmes et/ou outils et/ou données de paramétrage différents ou additionnels, telles des contraintes structurelles liées aux mécanismes de réglage (détaillés ultérieurement).
Dans ce premier mode de réalisation, les données anthropométriques DA1, DA2, DAXprises en considération pour déterminer les valeurs de la première distance « d1», de la deuxième distance « d2» et de l’angle « α » du système d’entrainement 100 sont, pour un utilisateur particulier : la masse, la taille, la longueur de la région fémorale, la longueur de la région crurale et la longueur du pied.
La précision des valeurs de la première distance « d1», de la deuxième distance « d2» et de l’angle « α » est notamment corrélée au nombre de données anthropométriques, notamment celles des jambes, prises en compte par le procédé de détermination. Une haute précision des valeurs de ces paramètres se traduit par un meilleur calibrage du système d’entrainement 100. Cela permet donc à l’utilisateur d’atteindre plus aisément sa puissance développée maximale, et donc d’améliorer le couple du pédalier.
Il peut toutefois être envisagé de déterminer les valeurs des paramètres « d1», « d2» et « α » en retenant un nombre restreint de données anthropométriques, la masse et/ou la taille par exemple. Cette implémentation simplifiée est particulièrement intéressante lorsque les données anthropométriques de l’utilisateur sont susceptibles de varier dans un intervalle de temps relativement rapproché, tel est le cas d’un utilisateur encore en phase de croissance par exemple.
Dans ce premier mode de réalisation, la première distance « d1 », la deuxième distance « d2 » et l’angle « α » sont réglables, et ce via des mécanismes pas-à-pas. En d’autres termes, les positions du bras d’entrainement 120 et repose-pied 130 peuvent être modifiées selon les besoins, par exemple lors d’un changement de l’utilisateur du cycle équipé du système d’entrainement 100.
Le réglage de la première distance « d1 » est réalisé en modifiant la position du bras d’entrainement 120 le long de la manivelle 110.
Pour ce faire, plusieurs deuxièmes moyens de liaison 112 identiques sont répartis sur la manivelle 110 selon l’axe longitudinal X110de sorte à définir des positions alternatives de montage du bras d’entrainement 120. Le premier moyen de liaison 121 du bras d’entrainement 120 est couplé à un des deuxièmes moyens de liaison 112 en fonction de la valeur de la première distance « d1» prédéterminée. Un des moyens de liaison 112, 121 est amovible et configuré pour fixer de manière réversible le bras d’entrainement 120 à la manivelles 110.
De manière analogue, le réglage de la deuxième distance « d2 » est réalisé en modifiant la position du repose-pied 130 le long du bras d’entrainement 120.
À nouveau, plusieurs deuxièmes moyens de fixation 122 identiques sont répartis sur le bras d’entrainement 120 selon l’axe longitudinal X120de sorte à définir des positions alternatives de montage du repose-pied 130. Le premier moyen de fixation 131 du repose-pied 130 est couplé à un des deuxièmes moyens de fixation 122 en fonction de la valeur de la deuxième distance « d2» prédéterminée. Un des moyens de fixation 122, 131 est amovible et configuré pour fixer de manière réversible le repose-pied 130 au bras d’entrainement 120.
Le réglage de l’angle « α » est quant à lui obtenu en faisant varier l’inclinaison de la surface de réception 132 du repose-pied 130 par rapport au bras d’entrainement 120.
Pour ce faire, le repose-pied 130, réalisé d’un seul tenant (monobloc), présente sur son premier moyen de fixation 131 des cannelures configurées pour coopérer avec des cannelures complémentaires, s’étendant selon l’axe transversal Y120, ménagées dans les deuxièmes moyens de de fixation 122 du bras d’entrainement 120.
Chacun de ces mécanismes pas-à-pas est relativement résistant et est donc particulièrement adapté au système d'entrainement 100 sur lequel des forces importantes sont susceptibles d’être appliquées par l’utilisateur.
Dans l’exemple illustré, la manivelle 110, réalisée en un matériau aluminium, présente une forme oblongue. Une telle structure permet notamment de s’affranchir de tout angle saillant susceptible de nuire, en cas de chocs par exemple, à l’intégrité physique de l’utilisateur.
La manivelle 110 présente, au voisinage d’une extrémité longitudinale, une lumière de section carrée s’étendant selon l’axe transversal Y110. Cette lumière de section carrée forme le moyen de solidarisation 111 de manivelle 110 à l’arbre A de pédalier. Une telle section de la lumière permet notamment s’assurer un montage résistant de la manivelle ainsi qu’une répartition des forces sur l’arbre du pédalier efficace.
Les deuxièmes moyens de liaison 112, de la manivelle 110 au bras d’entrainement 120, sont formés par des lumières circulaires identiques, cinq dans l’exemple illustré, ménagées sur la manivelle 110 selon des axes parallèles à l’axe transversal Y110du moyen de solidarisation 111 à l’arbre A de pédalier. Les lumières circulaires 112 sont réparties, de manière linéaire et à écart constant, sur la manivelle 110 selon son axe longitudinal X110.
Le bras d’entrainement 120, également réalisé en un matériau aluminium et de forme oblongue, présente, sur un côté et au voisinage d’une extrémité longitudinale, une tige cylindrique faisant saillie selon l’axe transversal Y120. La tige cylindrique 121 forme le premier moyen de liaison du bras d’entrainement 120 à la manivelle 110. La tige cylindrique 121 est donc montée, de manière réversible et mobile en pivotement, dans une des lumières circulaires 112 de la manivelle 110. Le maintien en position de la tige 121 dans la lumière circulaire 112 est assuré pat des moyens de verrouillage (non représentés) amovibles.
Les deuxièmes moyens de fixation 122, du bras d’entrainement 120 au repose-pied 130, sont formés par des lumières cannelées identiques, cinq dans l’exemple illustré, ménagées sur le bras d’entrainement 120 selon des axes parallèles à l’axe transversal Y120du premier moyen de liaison 121 à la manivelle 110. Les lumières cannelées 112 sont réparties, de manière linéaire et à écart constant, sur le bras d’entrainement 120 selon son axe longitudinal X120.
Le repose-pied 130, réalisé également en un matériau aluminium, présente quant à lui sensiblement la forme d’un parallélépipède plat portant sur un côté de sa tranche une saillie cannelée formant le premier moyen de fixation 131.
Bien évidemment, plus le nombre de lumières circulaires 112 et de lumières cannelées 112 est important, plus les réglages des première et deuxième distance « d1» et « d2» sont précis. Il en est de même avec le nombre de cannelures pour le réglage de l’angle « α ». Les nombres de pas sont donc susceptibles de varier selon les besoins. Selon les besoins, il peut également être envisagé de répartir les lumières circulaires 112 et/ou les lumières cannelées 112 selon des écartements variables. Par exemple, les valeurs écartements peuvent être déterminés de manière à concorder à une loi normale des positions de réglages retenues par une population d’utilisateurs. Cela permet notamment d’améliorer la granularité de réglage des première et deuxième distance « d1» et « d2».
Une expérimentation, notamment une simulation virtuelle, du système d’entrainement 100 a été menée avec les données de deux individus distincts.
Le premier individu, désigné M1, est un homme de 34 ans, mesurant 189 cm pour une masse de 90 kg. Cet individu présente une longueur de la région fémorale de 47,5 cm, une longueur de la région crurale de 44 cm et une longueur du pied du 30,5 cm. Le deuxième individu, désigné F1, est une femme de 49 ans, mesurant 160 cm pour une masse de 60 kg. Cet individu présente une longueur de la région fémorale de 38 cm, une longueur de la région crurale de 39 cm et une longueur du pied du 24,3 cm.
Tout ou partie de ces données ont été entrées dans le procédé de détermination décrit précédemment. Puis, les première et deuxième distance « d1» et « d2» et l’angle « α » du système d’entrainement 100 ont été réglées en fonction des valeurs générées par ce même procédé de détermination.
Après expérimentation, il a été constaté la puissance moyenne produite par le premier individu M1 est de 866 W avec un cycle équipé du système d’entrainement conforme à la technique proposée contre 750 W avec un cycle traditionnel. La puissance moyenne produite par le deuxième individu F1 est de 400 W avec un cycle équipé du système d’entrainement conforme à la technique proposée contre 354 W avec un cycle traditionnel.
La technique proposée permettrait donc une nette amélioration de la puissance moyenne produite pour chaque individu (15,1 % pour M1 et 12,8 % pour F1) par rapport à une architecture traditionnelle de cycle dépourvue dudit système d’entrainement. Bien évidemment, l’homme du métier comprendra que la valeur d’amélioration de la puissance moyenne est propre à chaque individu.
Par ailleurs, il a été constaté que la trajectoire du talon obtenue après optimisation pour les deux individus est différente au regard des limites fixées pour les paramètres et est légèrement différente entre les deux individus.
Lesfigures 3Aet3Billustrent, selon différentes vues, un exemple partiel de pédalier pour cycle équipé d’un système d’entrainement conforme à un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Ce deuxième mode de réalisation se distingue du premier mode de réalisation uniquement par le type de mécanisme de réglage de la valeur de l’angle « α » entre le plan d’entrainement PEet le plan d’appui PA. Pour des raisons de clarté et de concision notamment, les éléments communs et identiques entre le premier mode de réalisation et le deuxième mode de réalisation ne seront pas décrits.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le système d’entrainement 200 présent un mécanisme de réglage continu de l’angle « α » entre le plan d’entrainement PEet le plan d’appui PA.
Plus précisément, dans l’exemple illustré, le premier moyen de fixation 231 du repose-pied 230 est formé par une tige cylindrique tandis que les deuxièmes moyens de fixation 222 du bras d’entrainement 220 sont respectivement formé par une lumière cylindrique complémentaire. Le repose-pied 230 est donc mobile en rotation par rapport au bras d’entrainement 220.
Le réglage de l’angle « α » d’inclinaison de la surface de réception 232 du repose-pied 230 est réalisé en verrouillant, de manière sélective, le mouvement de rotation du repose-pied 230 par rapport au bras d’entrainement 220.
Pour ce faire, le repose-pied 230 comprend, entre la surface de réception 232 et le premier moyen de fixation 231, un galet 233 cylindrique. En d’autres termes, le premier moyen de fixation 231 et la surface de réception 232 sont supportés de part et d’autre du galet 233.
Sur le galet 233 est ménagé une rainure 234 arquée qui est configurée pour réceptionner un ergot 240 de verrouillage venant s’enficher dans le bras d’entrainement 220.
Un tel mécanisme permet notamment une meilleure précision de réglage de la valeur de l’angle « α ».
Lesfigures 4Aet4Billustrent, selon différents vues, un exemple partiel de pédalier pour cycle équipé d’un système d’entrainement conforme à un troisième mode de réalisation de l’invention.
Ce troisième mode de réalisation se distingue du premier mode de réalisation uniquement par l’absence de mécanisme de réglage de la première distance « d1» et de la deuxième distance « d2». À nouveau, pour des raisons de clarté et de concision notamment, les éléments communs et identiques entre le premier mode de réalisation et le troisième mode de réalisation ne seront pas décrits.
Dans ce troisième mode de réalisation du système d’entrainement 300, la manivelle 310 et le bras d’entrainement 320 présentent un unique deuxième moyen de liaison 312 et de fixation 322 respectivement.
En d’autres termes, la valeur de première distance « d1», entre le premier moyen de liaison 321 du bras d’entrainement 320 à la manivelle 310 et le moyen de solidarisation 311 de la manivelle 310 à l’arbre A du pédalier, est invariable. De manière analogue, la valeur de deuxième distance « d2», le premier moyen de fixation 331 du repose-pied 330 au bras d’entrainement 320 et le premier moyen de liaison 321 du bras d’entrainement 320 à la manivelle 310, est invariable.
Dans ce troisième mode de réalisation, seule la valeur de l’angle « α », entre les plans d’entrainement PEet d’appui PA, est réglable.
Une telle configuration permet de limiter les concentrations de contraintes au voisinage des lumières ménagées dans la manivelle et le bras d’entrainement. Cela se traduit donc pas une amélioration de la résistance mécanique du système d’entrainement. Un système d’entrainement conforme à ce troisième mode de réalisation trouve particulièrement une application aux cycles tout-terrain par exemple.
Les valeurs des distances « d1» et « d2» étant figées, un tel système d’entrainement sur-mesure est particulièrement destiné aux compétiteurs dont les données anthropométriques n’évoluent pas, ou de manière négligeable.
5.2 Autres modes de réalisation et variantes non représentés
Dans les modes de réalisation illustrés, des données anthropométriques de l’utilisateur sont utilisées pour déterminer les valeurs de la première distance « d1», de la deuxième distance « d2» et de l’angle « α » du système d’entrainement. Selon un autre mode de réalisation, non représenté, d’autres données personnelles de l’utilisateur (âge, genre, etc.) sont prises en compte, en complément ou en remplacement de tout ou partie des données anthropométriques, pour déterminer les valeurs de la première distance « d1», de la deuxième distance « d2» et de l’angle « α ». Selon encore un autre mode de réalisation, non représenté, les données anthropométriques de l’utilisateur sont utilisées pour déterminer la valeur d’au moins un autre paramètre additionnel du système d’entrainement, telles les dimensions de la surface de réception du repose-pied. De telles configurations permettent d’améliorer encore la puissance développée par l’utilisateur.
Dans les modes de réalisation illustrés, le bras d’entrainement et le repose-pied sont des éléments distincts solidarisés ensemble, et ce de manière réversible afin de modifier les valeurs de la deuxième distance « d2» et/ou de l’angle « α ». Selon un autre mode de réalisation, non représenté, le bras d’entrainement et le repose-pied sont réalisés d’un seul tenant, c’est-à-dire fabriqués de manière monobloc (par exemple, par impression 3D ou moulage). Une telle configuration monobloc implique de déterminer, en amont de la fabrication du système d’entrainement, les valeurs de la deuxième distance « d2» et de l’angle « α » pour un individu particulier. Ces valeurs étant figées, un tel système d’entrainement sur-mesure est essentiellement destiné à équiper le cycle d’un coureur (compétiteurs) dont les données anthropométriques n’évoluent pas, ou de manière négligeable. Une telle structure, dite invariable, permet notamment de limiter le nombre de pièces constitutives du système d’entrainement et donc des moyens de jonction associés. Cela se traduit notamment par une diminution de la masse du système d’entrainement et par une amélioration de la résistance mécanique de celui-ci.
Dans les exemples illustrés, les dimensions des éléments constitutifs du système d’entrainement (manivelle, bras d’entrainement et repose-pied) ne sont pas précisées. Ces dimensions sont déterminées en fonction des besoins car elles dépendent de différents facteurs, tels que l’architecture du cycle (et plus précisément les dimensions générales du pédalier associé), l’environnement d’utilisation du cycle et/ou les valeurs de la première distance « d1», de la deuxième distance « d2» et de l’angle « α ».
Dans les exemples illustrés, la manivelle, le bras d’entrainement et le repose-pied sont réalisés en aluminium. Bien évidemment, d’autres matériaux peuvent être envisagés selon les besoins et/ou usages du système d’entrainement. Par exemple, pour un usage sur route, tout ou partie de ces éléments est réalisé en carbone afin d’alléger la masse du système d’entrainement. Selon un autre exemple, pour un usage tout terrain, tout ou partie de ces éléments est réalisé en acier afin d’accroitre la résistance mécanique du système d’entrainement.
Dans les exemples illustrés, la manivelle et le bras d’entrainement sont chacun de forme oblongue. Bien évidemment, d’autres formes peuvent être envisagées. Par exemple, le bras d’entrainement peut être de forme parallélépipédique afin de simplifier sa conception et sa fabrication.
Dans les exemples illustrés, le repose-pied présente sensiblement la forme et les dimensions d’une pédale traditionnelle destinée à recevoir une portion de pied d’utilisateur. Bien évidemment, d’autres structures de repose-pied peuvent être envisagées selon les besoins et/ou usages du système d’entrainement. Selon un autre exemple, non représenté, le repose-pied présente sensiblement la forme d’une semelle dont les dimensions correspondent sensiblement à celles du pied de l’utilisateur.
Dans les premier et deuxième modes de réalisation illustrés, chacune des distances « d1» et « d2» est réglable via un mécanisme pas-à-pas. Selon un autre mode de réalisation, non représenté, chacune des distances « d1» et « d2» est réglable via un mécanisme continu. Par exemple, pour ce faire, le bras d’entrainement est porté par un coulisseau mobile en translation dans une rainure ménagée dans la manivelle. De manière analogue, le repose-pied est porté par un coulisseau mobile en translation dans une rainure ménagée dans le bras d’entrainement. Dans une telle configuration, des moyens de verrouillage réversibles sont prévus pour immobiliser les coulisseaux dans les positions désirées.
Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation et variantes décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association.
Selon différents aspects, l’invention présente donc tout ou partie des avantages suivants, en fonction des modes de réalisation retenus :
- permettre d’améliorer la puissance développée par un utilisateur sur un pédalier de cycle ;
- permettre de personnaliser le réglage du système d’entrainement ;
- proposer une solution susceptible d’être utilisée, en alternance, par différents utilisateurs ;
- proposer une solution adaptable sur un cycle existant ;
- limiter la masse du système d’entrainement ;
- garantir une longévité importante ;
- limiter les coûts de fabrication ;
- etc.

Claims (10)

  1. Système d’entrainement (100, 200, 300) pour pédalier de cycle comprenant :
    - une manivelle (110, 210, 310) présentant un moyen de solidarisation (111) à un arbre (A) de pédalier,
    - un bras d’entrainement (120, 220, 320) s’étendant selon un axe longitudinal (X120) et présentant un premier moyen de liaison (121) pivot à ladite manivelle (110), ledit premier moyen de liaison (121) s’étendant selon un axe transversal (Y120) audit axe longitudinal (X120), ledit axe longitudinal (X120) et ledit axe transversal (Y120) définissant un plan d’entrainement (PE),
    - un repose-pied (130, 230, 330) statique destiné à recevoir un pied d’utilisateur, ledit repose-pied (130) présentant un premier moyen de fixation (131) audit bras d’entrainement (120) et une surface de réception (132) dudit pied, ledit premier moyen de fixation (131) étant partiellement disposé dans ledit plan d’entrainement (PE), ladite surface plane (132) définissant un plan d’appui (PA) sécant audit plan d’entrainement (PE),
    ledit premier moyen de liaison (121) dudit bras d’entrainement (120) à ladite manivelle (110) étant situé à une première distance (d1) prédéterminée dudit moyen de solidarisation (111) de ladite manivelle (110) audit arbre (A) de pédalier,
    ledit premier moyen de fixation (131) dudit repose-pied (130) audit bras d’entrainement (120) étant situé, selon ledit axe longitudinal (X120), à une deuxième distance (d2) prédéterminée dudit premier moyen de liaison (121) dudit bras d’entrainement (120) à ladite manivelle (110), et
    lesdits plans d’entrainement (PE) et d’appui (PA) étant sécants selon un angle (α) prédéterminé.
  2. Système d’entrainement (100, 200, 300) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première distance (d1), ladite deuxième distance (d2) et ledit angle (α) sont déterminés en fonction de données anthropométriques (DA1, DA2, DAX) dudit utilisateur.
  3. Système d’entrainement (100, 200, 300) selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits données anthropométriques (DA1, DA2, DAX) comprennent au moins une donnée utilisateur parmi : la masse, la taille, la longueur de la région fémorale, la longueur de la région crurale et la longueur du pied.
  4. Système d’entrainement (100, 200, 300) selon l’une quelconque des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que au moins une desdites première distance (d1), deuxième distance (d2) et angle (α) est réglable.
  5. Système d’entrainement (100, 200) selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite manivelle (110, 210) présente une pluralité de deuxièmes moyens de liaison (112, 212), complémentaires audit premier moyen de liaison (121, 221) dudit bras d’entrainement (120, 220), lesdits premier et deuxièmes moyens de liaison (112, 212, 121, 221) étant assemblés de manière réversible.
  6. Système d’entrainement (100, 200) selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit bras d’entrainement (120, 220) présente une pluralité de deuxièmes moyens de fixation (122, 222), complémentaires audit premier moyen de fixation (131, 231) dudit repose-pied (130, 230), répartie selon ledit axe longitudinal (X120), lesdits premier et deuxièmes moyens de solidarisation (122, 222, 131, 231) étant assemblés de manière réversible.
  7. Système d’entrainement (100) selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit premier moyen de fixation (131) dudit repose-pied (130) est configuré pour coopérer avec un deuxième moyen de fixation (122) dudit bras d’entrainement (120), lesdits premier et deuxième moyens de fixation (131, 122) présentant des cannelures complémentaires.
  8. Système d’entrainement (100, 200, 300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit bras d’entrainement et ledit repose-pied sont réalisés d’un seul tenant.
  9. Pédalier pour cycle comprenant un arbre (A) de pédalier, chaque extrémité longitudinale dudit arbre (A) portant, de manière opposée, un système d’entrainement (100, 200, 300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
  10. Cycle comprenant un cadre portant un pédalier selon la revendication 9.
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