WO1997029009A1 - Pedalier de surpuissance pour velo - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M3/00—Construction of cranks operated by hand or foot
    • B62M3/02—Construction of cranks operated by hand or foot of adjustable length
    • B62M3/04—Construction of cranks operated by hand or foot of adjustable length automatically adjusting

Definitions

  • Patent application No. 9410461 consisted, as has often been sought, of being able to increase the lever arm by lengthening the crank so that it is at the maximum at each positive phase of each crank revolution, without modifying or little, which approaches the diameter of the traditional circle developed by the classic cranks to which a cyclist is accustomed. Without changing anything to the more or less circular rail proposed in the previous patent application, mechanical variants can be proposed for the optimum variation in length of the crank which would avoid the telescopic proposal with 3 or more tubes.
  • crank perpendicular to the crankset shaft is fixed by the sleeve, against
  • This device will promote a displacement of the pedal relative to the motor shaft even larger than in patent 9510461 and more reliable than the telescopic solution with 3 elements. Any modification can be made there as soon as there is no alteration of the principle.
  • FIGs 1 and 2 show this other solution to patent 9410461.
  • the extendable crank is composed of a rod (9) (with its pedal (5) and its guide rollers (6) which roll on the rail).
  • the rod slides in a sleeve (3) hollowed out over its entire length and integral with the motor shaft (l).
  • the guide rollers mounted on differential (6), or any other design as in the previous patent represent a kind of index which controls the elongation and the withdrawal of the pedal thanks to the variation rail.
  • the differential support and the axis of the pedal could possibly be the same, which supposes larger discs, (Fig.7 b).
  • the integral sleeve (3) of the motor shaft thanks to the locking nut (2) has inside to promote the sliding of the rod (9) provided with the pedal, for example a packing (4) in " Nylon "(registered trademark) in the sleeve for a chrome rod in a square or rectangular tube (Fig. 2), or, a double pair of ball bearings (8) at each end of the sleeve (Fig. 3) if in this case the rod fitted with the pedal has an IPM shape so that the inside of the wings of the I is used for rolling ball bearings and if the sleeve is made up of two removable shells to facilitate assembly.
  • a packing (4) in " Nylon "(registered trademark) in the sleeve for a chrome rod in a square or rectangular tube (Fig. 2) or, a double pair of ball bearings (8) at each end of the sleeve (Fig. 3) if in this case the rod fitted with the pedal has an IPM shape so that the inside of the wings of the I is used
  • FIG. 4 Another means (Fig. 4) can also be envisaged, for example, still using the disc mounted on a support with circular rails or other similar shapes.
  • the sleeve which constitutes the crank will have a very elongated oval shape (profile calculated according to the resistance of the material) with inside a large rectilinear slot, 2 small rails for the circulation of a carriage carrying the pedal and differential rollers, always guided by the rail mentioned above.
  • Figure 4 indicates this form of crank (10) where the differential (6) and its rollers (17) runs on the rail (7) which differential is integral with the pedal (5) either in the same axis, or in an axis different, by means of the carriage (11) which circulates on the rails (12) of the crank (10). This allows the lever arm to be lengthened and retreated.
  • crankset shaft can be as close as possible to the inside of the rail at around 4 cm, calculated by making the sum of: the half thickness of the crankset shaft + the thickness of the sleeve holder + the diameter of the inner roller of the rail, will allow us an increase from 4 to 36 cm, or 32 cm.
  • the powers with the improvement proposed by the present patent application will bring increases in power beyond 1.90 times to reach, exceed for example if the motor shaft was moved back relative to the rail about 15 cm for example.
  • We would get a 44 cm lever arm, an increase in force of 472/180 2.62 for 70 °.
  • each turn of the crank will only cause a fraction of rotation of the motor shaft in the aforementioned case of 1/3 per crank, that is to say an increase of about 0.8%.
  • Fig.8 shows a full-scale example of making the rollers totally dependent on the rail by a groove on the inside of the crown of the steering rail for one roller and another outside for the other. Catching up on defects in the various planes (disc-crank) is made only by the play in the bearings, which makes the disc crank perfectly secured both on the side of the rail (7) on its disc
  • the differential (6) rotates on a support

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Abstract

Perfectionnement à un dispositif de variation de longueur de manivelle de bicyclette utilisant un rail (7) de guidage d'une manivelle extensible caractérisé en ce qu'un manchon (3) est fixé à l'arbre moteur du pédalier et présente une partie évidée sur toute sa longueur dans laquelle coulisse la tige de manivelle (9) dépassant aux deux extrémités du manchon et supportant à une extrémité, d'un côté la pédale (5) et de l'autre, le différentiel (6) à galets-guide du rail de variation de longueur. Un autre perfectionnement est caractérisé en ce que le manchon (3) présente une forme en oval très allongé muni d'une fente (12) rectiligne dans laquelle coulisse un chariot (11) supportant du côté du rail circulaire le différentiel (6) à galets-guide et de l'autre la pédale (5).

Description

Pédalier de surpuissance pour vélo
La demande de brevet N" 9410461 consistait comme cela a été souvent recherché, à pouvoir accroître le bras de levier par un allongement de la manivelle pour qu'elle soit au maximum à chaque phase positive de chaque tour de manivelle, sans modifier ou peu, ce qui approche le diamètre du cercle traditionnel développé par les manivelles classiques auxquelles un cycliste est habitué. Sans ne rien changer au rail plus ou moins circulaire proposé dans la demande de brevet précédente, des variantes mécanique peuvent être proposées pour la variation optimum de longueur de la manivelle qui éviterait la proposition téléscopique à 3 tubes, ou plus.
D'autres moyens peuvent être imaginés pour la manivelle, par exemple : Première variante : Si la manivelle perpendiculaire à l'arbre du pédalier se trouve fixée par le manchon, contre
1 ' arbre et non dans -le même plan, de façon que la course de la tige qui coulisse à l'intérieur ne soit pas limitée à cause de l'arbre moteur du pédalier, l'extensibilité du bras du levier deviendra alors illimitée.
Ce dispositif favorisera un déplacement de la pédale par rapport à l'arbre moteur encore plus grand que dans le brevet 9510461 et plus fiable que la solution téléscopique à 3 éléments. Toute modification pourra y être apportée dés l'instant où il n'y aura pas altération du principe.
Les figures 1 et 2 montrent cette autre solution au brevet 9410461. La manivelle extensible est composée d'une tige (9) (avec sa pédale (5) et ses galets-guide (6) qui roulent sur le rail). La tige coulisse dans un manchon (3) évidé sur toute sa longueur et solidaire de l'arbre moteur(l).
Les galets-guide montés sur différentiel(6) , ou tout autre conception tel que dans le précédent brevet représentent une sorte d'index qui commande l'allongement et le retrait de la pédale grâce au rail de variation. Le support du différentiel et l 'axe de la pédale pourraient éventuellement être le même, ce qui suppose des disques plus grands, (Fig.7 b).
Le manchon solidaire (3) de l'arbre moteur grâce à l'écrou de blocage (2) comporte à l'intérieur pour favoriser le glissement de la tige (9) munie de la pédale soit par exemple une garniture (4) en "Nylon" (Marque déposée) dans le manchon pour une tige chromée en tube carré ou rectangulaire (Fig. 2), soit, une double paire de roulements à billes (8) à chaque extrémité du manchon (Fig. 3) si dans ce cas la tige munie de la pédale a une forme d'IPM pour que l'intérieur des ailes du I serve au roulement des roulements à billes et si le manchon est constitué en deux coquilles démontables pour faciliter le montage.
Deuxième variante :
Un autre moyen (Fig.4) peut également être envisagé par exemple, toujours en utilisant le disque monté sur support avec rails circulaires ou autres formes approchantes.
Le manchon qui constitue la manivelle aura une forme d'ovale très allongé (profil calculé en fonction de la résistance du matériau) avec à l'intérieur d'une grande fente rectiligne, 2 petits rails pour la circulation d'un chariot porteur de la pédale et du différentiel à galets, guidé toujours par le rail cité précédemment.
Toute autre modification pourra y être apportée dés l'instant où il n'y aura pas altération du principe.
La figure 4 indique cette forme de manivelle (10) où le différentiel (6) et ses galets(17) circule sur le rail (7) lequel différentiel fait corps avec la pédale (5) soit dans le même axe, soit dans un axe différent, par l'intermédiaire du chariot (11) qui circule sur les rails (12) de la manivelle (10) . Ceci permet l'allongement et le retraississement du bras de levier.
On peut remarquer aussi dans cette variante, comme dans les autres, que la position du disque (avec son rail de forme quelconque approchant le cercle) que s'il est situé plus ou moins haut par rapport à l'arbre moteur du pédalier, tel que dessiné d'ailleurs Fig. 4 ou le schéma (c) de la Fig.6, que selon les positions de (a) à (c) de la Fig. 7, cela peut changer considérablement l'angle d'attaque du cycliste.
Toujours sur les mêmes bases, d'autres moyens peuvent être envisagés qui répondront au même principe recherché : allongement quasi total en phase positive, le retrait et l'allongement étant obtenus en majeure partie uniquement en phase négative et non sur les deux , comme il est critiquable pour la plupart des brevets existants tel le schéma (b) de la figure (6).
Cette figure démontre justement en (a) et (b) ce qu'il faut rechercher pour obtenir 1 Obtimum en phase positive.
Sachant qu'une manivelle normale fait 18 cm environ, si mécaniquement l'axe de la pédale était le même que celui du différentiel (schéma b Fig. 7) et si pour simplifier le calcul le rail était circulaire fixé sur un disque de φ 36 cm excentré, que l'arbre du pédalier puisse être au plus près à l'intérieur du rail à environ 4 cm, calculé en faisant la somme de : la demie épaisseur de l'arbre du pédalier + l'épaisseur du porte-manchon + le diamètre du galet intérieur du rail, nous permettra un accroisement de 4 à 36 cm, soit 32 cm.
Par rapport à une pédale traditionnelle, cela donne 32 - 18 = 14 cm de plus, c'est-à-dire que la force du cycliste à chaque tour de manivelle sera de près du double (1,77) exactement. Les schémas de rails de la figure 6 et (b) de la Fig. 7 montrent que la puissance est presque doublée par rapport au traditionnel sur la phase "descente" et par contre la phase "remontée" aidera même le cycliste à relever ses jambes, alors que sur le brevet précédant on ne pouvait gagner que 4 cm soit 18 % au lieu de 80 % ici. Ce résultat peut s'obtenir aussi bien à l'une qu'à l'autre des 2 variantes ci-dessus citée à titre d'exemple. Les différentes positions (a) à (c) de l'arbre de la figure 6 montrent que non seulement l'angle d'attaque du cycliste par rapport à sa force; peut changer mais qu'il permettrait d'agrandir le disque donc d'accroître l'enjambée du cycliste par rapport à sa taille en conservant sa garde du sol.
Autrement dit un cycliste grand pourra aller plus vite sans efforts supplémentaires par rapport à un petit s'il possède des tiges de manivelles plus longues.
Grâce à l'utilisation de rails assymétriques déjà proposées , bien des améliorations pourront donc être apportées notamment en permettant d'accroître le circuit du pédalage qui était presque, jusqu'à ce jour limité, surtout par la garde de la manivelle par rapport au sol . Dans le cas proposé en supposant le rail toujours de φ 22 Figure 7 (a), le rayon maxi ne pourra être que de 22 - 4 (somme des déductions ci-dessus) + 7 (distance pédale du différentiel) = 25 d'où un accroissement de 25/18 = 1,39 % au lieu de 1,77 en (b) de la même figure.
En extrapolant si on excentre l'arbre moteur totalement hors du rail, (Fig 7 (c) nous serons obligé d'avoir un roulement à cliquet (roulement libre) pour chaque manivelle, parce que la remontée ne sera, par conséquence, plus dans le même sens que celui de l'arbre du pédalier à chaque remontée.
Le fonctionnement ressemblera d'apparence aux bielles d'une locomotive et pour avoir un mouvement de la pédale approchant le cercle, le rail aura obligatoirement une forme différente tel qu'indiqué (Fig.7(c)
Il s'en suivra un profil très différent du vélo actuel où la roue avant sera très distante de la roue arrière, tout en ramenant l'arbre moteur au plus près de la roue arrière d'une part, et plus ou moins élevé d'autre part.
Dans ce cas de figure, les puissances avec l 'amélioration proposée par la présente demande de brevet va apporter des accroissances de puissance au-delà de 1,90 fois pour atteindre, dépasser par exemple si l'arbre moteur était reculé par rapport au rail d'environ 15 cm par exemple. On obtiendrait un bras de levier de 44 cm, soit une augmentation de force de 472/180 = 2,62 pour 70° .
Par contre donc, chaque tour de manivelle n'occasionnera qu'une fraction de rotation de l'arbre moteur dans le cas précité de 1/3 par manivelle, soit qu'une augmentation de 0,8 % environ.
Autrement dit, on n'a peut-être pas intérêt à sortir l'arbre moteur du circuit du rail. L'idéal est de porter au maximum le diamètre du rail pour que l 'axe de la pédale soit le même que celui du différentiel et le diamètre de ses roulements appliqués sur le rail au minimum.
On peut à ce moment-là espérer approcher une puissance du double, mais il ne paraît, semble- t-il, pas possible de le dépasser sinon que d'y adjoindre le nouveau complément à moteur électrique et batterie à recharge dans les descentes, qui permettrait le moyen de locomotion autonome le plus performant sans aucun apport d'énergie extérieure.
La Fig.8 montre à l'échelle grandeur un exemple qui consiste à rendre les galets totalement dépendants du rail par une rainure face intérieure de la couronne du rail- directeur pour un galet et une autre face extérieure pour l'autre. Le rattrapage des défauts des divers plans (disque-manivelle) se fait uniquement par le jeu dans les roulements, ce qui rend parfaitement solidaire la manivelle du disque tant du côté du rail (7) sur son disque
(13) que du côté de la pédale. Le système de support du différentiel (6) prévu à l'origine, dans le brevet 9410461 pourrait être maintenu.
On note donc le disque (13) qui supporte le rail (7) qui guide les galets (17) qui reposent chacun sur le différentiel (6) par des calles
(16) réunies par une vis robuste.
Le différentiel (6) tourne sur un support
(14) réuni à la tige (9) de la manivelle par 3 ou 4 vis également robustes (15). L'apport récemment proposé d'un moteur électrique à recharge automatique dans les descentes aura un avantage considérable en complément des présentes solutions.

Claims

REVENDICATIONS
1) Perfectionnement à un dispositif de variation de longueur de manivelle de bicyclette utilisant un rail (7) disposé en couronne pour le guidage d'un galet, d'une manivelle extensible, caractérisé en ce qu'un manchon (3) est fixé perpendiculairement mais à côté de l'arbre moteur du pédalier, et présente une partie évidée sur toute sa longueur, dans laquelle coulisse la tige de manivelle (9) dépassant aux deux extrémités du manchon et supportant à une extrémité, d'un côté, la pédale (5) et de l'autre le différentiel à galets-guide (6) du rail de variation de longueur. 2) Dispositif de variation de longueur de manivelle selon la revendication 1 caractérisé en ce que la partie évidée du manchon (3) présente une section de forme carrée ou rectangulaire dans laquelle coulisse une tige de manivelle chromée de forme complémentaire par l'intermédiaire d'une garniture (4) en "Nylon" (Marque Déposée).
3) Dispositif de variation de longeur de manivelle selon la revendication 1 caractérisé en ce que deux paires de roulements à billes (8) sont placées à chaque extrémité du manchon (3) dans sa partie évidée, la tige de manivelle présentant une forme en I sur les ailes intérieures duquel roulent les roulements à billes.
4) Dispositif de variation de longueur de manivelle selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que le manchon (3) est composé de deux coquilles démontables facilitant le montage des roulements à billes.
5) Dispositif autre que les revendications 2,3 et 4 de variation de longueur de manivelle selon la revendication 1 caractérisé en ce que le manchon (3) présente une forme en oval très allongé muni d'une fente (12) rectiligne dans laquelle coulisse un chariot (11) supportant, du côté du rail circulaire, le différentiel (6) à galets (17) et de l'autre la pédale (5).
6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les galets (17) du différentiel (6) roulent dans des rainures réalisées à l'intérieur et à l'extérieur du rail circulaire (7).
7) Dispositif de variation de longueur de manivelle selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'arbre moteur (1), avec cliquet, du pédalier supportant le manchon (3) se trouve à l'extérieur de la périphérie du rail de guidage (Figure 7c) .
8) Dispositif selon les revendications de 1 à 7 caractérisé en ce que le rail (7) circulaire possède une forme ovale, verticale ou une forme semblable de façon que la réduction et la rallongement de la manivelle se fasse uniquement en phase négative (figure 6 et 7). 9) Dispositif selon les revendications 1 à 8 caractérisé en ce que l'arbre moteur du pédalier peut-être situé à l'extérieur du rail circulaire.
10) Dispositif selon les revendications de 1 à 9 caractérisé en ce qu'il peut-être couplé à un moteur électrique et batteries rechargeable dans les descentes.
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