Domaine de l'invention

La présente invention se rapporte à un pédalier de vélo comportant un axe muni de deux manivelles portant le ou les plateaux sur lesquels passe la chaîne entraînant la roue arrière.

Etat de la technique

Un tel mécanisme de pédalier est connu de façon générale. Ce mécanisme est entraîné par le mouvement des jambes du cycliste s'appuyant sur les deux pédales en position diamétralement opposées et qui décrivent chacune un mouvement circulaire. Mais une personne souffrant d'un genou qui se plie incomplètement ou difficilement, ne pourra utiliser un tel pédalier.

Il existe déjà des mécanismes de pédalier composés d'une pédale pour la jambe vaillante et d'une pédale neutralisée sur laquelle s'appuie la jambe invalide sans effectuer de mouvement. Le mouvement de rappel de la pédale active est assuré par un levier relié à un second bras de pédalier.

Cette solution est certes utile mais n'est pas satisfaisante pour une personne souffrant d'un genou valide mais qui se plie mal car l'effort de pédalage est uniquement fourni par une jambe.

But de l'invention

La présente invention a pour but de réaliser un pédalier permettant à un cycliste handicapé par un genou se pliant mal, de pédaler quasi normalement avec ses deux jambes.

Exposé et avantages de l'invention

A cet effet, la présente invention a pour objet un pédalier de vélo comportant un axe muni de deux manivelles portant le ou les plateaux sur lesquels passe la chaîne entraînant la roue arrière. L'axe porte deux manivelles, l'une avec une première pédale, l'autre manivelle courte étant reliée par une biellette à un levier pivotant autour d'un point fixe et dont l'extrémité est munie d'une deuxième pédale pour exécuter un mouvement de pivotement pendant que la première pédale décrit un mouvement de rotation avec l'axe du pédalier.

Ce pédalier adapté à l'incapacité physique de l'utilisateur, soit du côté gauche, soit du côté droit, indépendamment de la position du ou des plateaux sur lesquels passe la chaîne, permet à cette personne d'utiliser efficacement ses deux jambes, l'une pédalant normalement, l'autre pédalant en synchronisme mais avec un mouvement de montée et de descente sur un arc de cercle. Selon l'invention, cet arc de cercle décrit par la pédale portée par le levier se situe devant l'axe du pédalier, ce qui réduit d'autant les efforts exercés sur le genou handicapé, dans le sens du pliage du genou.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, le levier est de forme relevée au-delà du pivot, côté pédale, pour relever la position basse de la pédale. Dans ces conditions, la garde au sol du vélo reste une garde au sol traditionnelle, définie par le point bas de la pédale effectuant le mouvement de rotation.

De plus, cette position basse constitue ainsi une position d'équilibre ou de quasi équilibre entre les deux jambes du cycliste.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, le levier est formé de deux bras se rejoignant solidairement au pivot formant l'articulation de la biellette.

Cette solution permet notamment d'utiliser comme manivelle, une manivelle normale, simplement solidarisée angulairement à la manivelle courte, reliant le pivot de la biellette au pivot du levier.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, la manivelle courte et la biellette sont conçus pour qu'en position alignée, le pivot sur le levier se trouve à une hauteur basse, sensiblement identique à celle de l'autre pédale en position basse. Cette position du pivot correspond sensiblement à la position de la pédale portée par le levier.

Suivant une caractéristique particulièrement avantageuse, la manivelle courte est reliée à la biellette par une articulation, la biellette est reliée au levier par une articulation, au moins l'une des articulations de la bielle n'est pas située sur l'axe vertical passant par l'axe du pédalier lorsque la manivelle portant l'autre pédale est alignée sur l'axe.

Ce mécanisme a l'avantage d'atténuer le passage du pédalier en position haute et basse des deux pédales. De façon particulièrement avantageuse, au moins l'une des articulations est réalisée par l'un des moyens du groupe de moyens suivants :

- la manivelle courte est en amont de l'alignement de l'autre mani- velle dans le sens de rotation du pédalier,

- la manivelle courte et la manivelle sont alignées sur l'axe et l'articulation de la biellette avec le levier est devant l'axe lorsque la manivelle de la pédale est alignée sur l'axe.

On a ainsi de multiples possibilités pour atténuer le pas- sage des positions haute/ basse des deux pédaliers. Il est à remarquer que l'angle de décalage est un angle faible.

Suivant une caractéristique particulièrement avantageuse, pour adapter la cinématique à l'atténuation de la phase de passage en position haute des pédales, le levier a plusieurs orifices pour l'articulation de la biellette au levier.

De façon avantageuse, pour l'adaptation du mécanisme à différents types de cadres de vélo, le pivot du levier est porté par un secteur de cercle muni de plusieurs orifices de fixation et ce secteur de cercle a des moyens de fixation au cadre du vélo. Ces différents moyens permettent ainsi d'adapter facilement le mécanisme selon l'invention à différentes structures de cadre. De plus, le pivot du levier n'étant pas porté par l'axe de la roue arrière, cela ne modifie pas le démontage de la roue arrière, par exemple en cas de crevaison.

Le mécanisme selon l'invention s'adapte avantageuse- ment au côté gauche ou au côté droit du pédalier sans avoir à faire de transformation du pédalier.

L'invention s'applique également au cas d'un vélo dont le plateau du pédalier serait à gauche, le mécanisme venant alors naturellement du côté droit.

Toutefois, même installé du côté droit au voisinage direct du ou des plateaux, le mécanisme selon l'invention ne modifie pas les conditions de pédalage avec le mécanisme puisque dans tous les cas, la pédale du mécanisme est située à l'avant de l'axe du pédalier et plus précisément à l'avant du plan vertical transversal passant par l'axe du pédalier. En conclusion, le mécanisme de pédalier selon l'invention s'adapte à un cycliste souffrant d'un genou qui se replie difficilement complètement comme le voudrait l'actionnement d'un pédalier normal, tout en conservant une certaine symétrie de mouvement entre les deux jambes et permettant à la jambe handicapée de participer efficacement à l'entraînement du vélo.

Dessins

La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de pédalier selon l'invention représenté dans les dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique d'un pédalier de vélo en position installée,

- la figure 2 montre la géométrie du mécanisme de pédalier selon l'invention, et

- la figure 3, dans ses parties 3A, 3B, montre un autre mode de réalisation du mécanisme de pédalier représenté dans deux positions caractéristiques de rotation du pédalier.

Description d'un mode de réalisation de l'invention

Selon la figure 1, l'invention a pour objet un pédalier de vélo formé d'un axe 1 portant le ou les grands plateaux 11 sur lesquels passe la chaîne 12 reliée aux pignons de la roue arrière 13 portée par le cadre 14.

D'un côté (quelconque), l'axe 1 du pédalier porte une manivelle non représentée dont l'extrémité est munie d'une première pédale et de l'autre côté, l'axe 1 porte une manivelle courte ou bras court 2 dont l'extrémité est reliée par une articulation 21 à une biellette 3, elle-même reliée par un pivot 31 à un levier 4 à deux bras 41 , 42. Le bras arrière 41 est relié par un pivot 41 1 au cadre 14 du vélo, côté arrière, près de l'axe 15 de la roue arrière 13 ou sur cet axe et l'autre bras avant 42 porte une pédale 421.

Le bras avant 42 du levier 4 portant le pivot 31 de la biellette 3 est un bras de longueur par exemple égale à celle d'une manivelle de pédale, usuelle, de manière à utiliser ainsi un composant existant, équipé de sa pédale. Ce bras avant 42 n'est pas dans le prolongement du bras arrière 41 dont il est solidaire, le pivot 31 ne consti- tuant qu'une articulation entre la biellette 3 et le levier 4. Le bras avant 42 fait avec le bras arrière 41 un certain angle pour être relevé de sorte qu'en position basse du pivot 31 , la pédale 421 ne descend pas en dessous du niveau du pivot par rapport au sol pour avoir une garde au sol normale. Cette position basse du pivot 31 est par exemple à la même hauteur du sol que la position basse de la première pédale.

Les deux manivelles sont portées par l'axe 1 dans des positions diamétralement opposées par rapport à l'axe comme dans un pédalier habituel.

Le mécanisme 100 de la deuxième pédale 421, formé de la manivelle courte 2, de la biellette 3 et du levier 4 avec sa pédale 421, fonctionne en synchronisme avec la première pédale par rapport à Taxe 1 sachant que le mouvement de la première pédale est un mouvement de rotation selon une trajectoire circulaire avec l'axe 1 et celui de la deuxième pédale 421 est un mouvement de pivotement alternatif selon une trajectoire en arc de cercle, centré sur le pivot 411 du levier 4. L'amplitude du mouvement alternatif de la pédale 421 et l'évolution de ce mouvement de montée et de descente dépendent des paramètres géométriques du mécanisme.

Le mouvement de pivotement du levier 4 portant la deuxième pédale 421 est entraîné dans le sens montant par le mouvement circulaire descendant de la première pédale avec l'axe 1, qui, par l'intermédiaire de la manivelle courte 2 et de la biellette 3, soulève le levier 4. La partie active du mouvement de la deuxième pédale 421 est le mouvement de descente appuyé par le pied du cycliste. Le choix des paramètres géométriques permet d'avoir une amplitude de mouvement voisine pour le point bas, de celle de la première pédale de façon à équilibrer autant que possible les efforts à fournir ; la position haute des deux pédales est certes antisymétrique mais le point haut de la deuxième pédale 421 n'est pas à la hauteur de la position haute de la première pédale, ce qui est avantageux puisque par hypothèse, le cycliste a un handicap de genou limitant son angle de pliage. De plus, il est à souligner que le mouvement de la seconde pédale 421 se fait devant l'axe 1 et non pas autour de celui-ci et pas l'arrière de celui-ci, ce qui évite également un effort de pliage du genou au-delà de ce qui serait possible.

La figure 2 montre la géométrie du mécanisme du pédalier mettant en évidence les deux positions P haute /P basse de la seconde pédale 421 correspondant aux positions basse et haute de la première pédale. Mais selon la géométrie de cet ensemble articulé, notamment de la longueur de la manivelle courte 2 de la biellette 3 et de la longueur du bras arrière 41 du levier 4 et de la position de la trajectoire en arc de cercle C2 du pivot 31 par rapport à la trajectoire circulaire Cl de l'extrémité de la manivelle courte 2, on peut moduler l'évolution du mouvement de la seconde pédale 421.

A titre de remarque, la description ci-dessus a été faite dans l'hypothèse de la manivelle normale située du côté du plateau denté 1 1.

Le montage inverse est également possible si le cycliste ne peut pas plier son pied droit : la manivelle avec sa pédale normale peut être à l'extrémité de l'axe 1 du côté opposé à celui du plateau denté et la manivelle courte 2 avec sa biellette 3 et le levier 4 ainsi que la seconde pédale 421 peuvent être situés du côté du plateau denté 11.

La figure 3, dans ses parties 3A, 3B, montre un autre mode de réalisation du mécanisme de pédalier 200 dans lequel les éléments identiques ou analogues à ceux du mode de réalisation précédent portent les mêmes références et ils ne seront pas systématiquement redécrits.

La figure 3 est complétée par l'axe géométrique XX de l'axe 1 du pédalier et par l'axe vertical (plan vertical) ZZ passant par l'axe XX.

Selon l'orientation des figures, la direction avant est celle située à gauche de l'axe vertical ZZ (ou du plan transversal vertical passant par l'axe ZZ) et l'axe géométrique XX du pédalier. La direction arrière est celle opposée à la direction avant.

Comme dans le mode de réalisation précédent, selon la figure 3, le pédalier est formé d'un axe 1 portant le ou les grands plateaux 11 sur lesquels passe la chaîne reliée aux pignons de la roue arrière 13 portée par le cadre 14. L'axe 1 du pédalier avec le plateau 11 porte une manivelle 5 de forme connue dont l'extrémité est munie d'une première pédale 51 et de l'autre côté, l'axe 1 porte le bras auxiliaire (ou manivelle) 2 dont l'extrémité est reliée par une articulation 21 à la biellette 3, elle- même reliée par un pivot 31 au levier 4. L'arrière du levier 4 est relié par un pivot 41 1 au cadre 14 du vélo, près de l'axe de la roue arrière 13 et l'extrémité avant du levier 4 porte la pédale 421.

Pour faciliter l'adaptation aux différents cadres de vélo, le pivot 411 est porté par un secteur en arc de cercle 412 fixé aux tubes du cadre 14. Le secteur 412 et muni d'orifices de fixation 413a-c pour recevoir le pivot 41 1 et s'adapter aux différentes formes de cadre 14.

L'avant du levier 4 portant le pivot 31 de la biellette 3 est de longueur par exemple égale à celle de la manivelle usuelle, équipée de sa pédale et il n'est pas dans le prolongement de l'arrière du levier 4 dont il est solidaire, mais relevé de sorte qu'en position basse du pivot 31 , la pédale 421 ne descend pas en dessous du niveau du pivot par rapport au sol pour avoir une garde au sol normale, à la même hauteur que la position basse de la première pédale 51.

Le pivot 31 peut se loger dans l'un des orifices 31a-c en fonction de la géométrie à donner au mécanisme 200.

Le mécanisme 200 de la deuxième pédale 421 fonctionne en synchronisme avec la première pédale par rapport à l'axe 1. Mais le mouvement de la première pédale 51 est un mouvement de rotation selon une trajectoire circulaire autour de l'axe géométrique XX alors que celui de la deuxième pédale 421 est un mouvement de pivotement alternatif selon une trajectoire en arc de cercle, centré sur le pivot 411 du levier 4.

Le mouvement de pivotement du levier 4 portant la deuxième pédale 421 est produit dans le sens montant par le mouvement circulaire descendant de la première pédale 51 avec l'axe 1 , qui, par l'intermédiaire de la manivelle courte 2 et de la biellette 3, soulève le levier 4. La partie active du mouvement de la deuxième pédale 421 est son mouvement de descente appuyé par le pied du cycliste. Le choix des paramètres géométriques permet d'avoir, pour le point bas, une amplitude de mouvement voisine de celle de la première pédale 51 de façon à équilibrer autant que possible les efforts à fournir ; la position haute des deux pédales 51, 421 est certes quasiment opposée à la différence angulaire a près mais le point haut de la deuxième pédale 421 n'est pas au niveau de la position haute de la première pédale, ce qui est recherché puisque par hypothèse, le cycliste a un handicap de genou limitant son angle de pliage. De plus, le mouvement de la seconde pédale 421 se fait devant l'axe 1 mais ni autour de celui-ci et ni à derrière celui-ci, ce qui évite également un effort de pliage du genou au-delà de ce qui serait possible.

Cet autre mode de réalisation du mécanisme 200 (figure 3) diffère du précédent mode de réalisation (figure 1) en ce que la pédale 421 du mécanisme 200 est décalée (51, 421) en rotation autour de l'axe XX par rapport à l'autre pédale 51 pour que la position haute d'une pédale (51, 421) ne soit pas diamétralement opposée à la position basse de l'autre pédale (421 , 51) et réciproquement ; plus précisément, il s'agit de paires de positions de pédale pour lesquelles le bras 2, la bielle 3 et la manivelle 5 sont alignés car alors les efforts exercés par l'appui sur les pédales 421, 51 passent par l'axe 1 et ne créent pas de couple entraînant le plateau 1 1 en rotation autour de l'axe XX. Ce léger blocage peut être perçu de manière désagréable car il est répété deux fois par tour de pédale.

Pour expliquer cette situation, la figure 3 A montre la position basse de la première pédale 51 et la figure 3B montre la position basse de la pédale 421.

Selon de mode de réalisation, le mécanisme 200 crée un décalage de la paire de positions haute et basse des deux pédales 51 , 421 par un léger décalage angulaire (angle a), de faible valeur (par exemple inférieure à 15°).

Par rapport à l'orientation verticale de l'axe ZZ passant par l'axe 1 du pédalier, on décale (angle a) l'orientation de la bielle 3 pour qu'elle ne soit pas alignée sur l'axe ZZ. Ce décalage consiste à dé- saligner les points d'articulation 21, 31 pour que la droite passant par les points d'articulation 21-31 ne soit pas sur l'axe ZZ. Cette inclinaison de la bielle 3 peut se faire par la position de l'articulation 21 ou de celle de l'articulation 31. Dans cet exemple, la manivelle 2 est décalée de l'angle a par rapport à la direction ZZ, l'autre manivelle 5 étant dans cette position de rotation autour de l'axe géométrique XX, alignée sur l'axe ZZ.

Ainsi, l'articulation 21 est écartée de l'axe ZZ de sorte que l'appui du pied sur la pédale 421, crée une force de traction orientée selon la direction de la biellette 3 produisant un moment autour de l'axe XX et entraîne l'articulation 21 et donc la manivelle 2 et l'axe 1 du pédalier.

Dans la position opposée (figure 3B), la pédale 421 est en position basse sur l'axe ZZ ; la bielle 3 est alignée sur la manivelle 2 et l'axe 1 ; la manivelle 51 est alors en amont de l'axe ZZ (angle a) et l'appui sur la pédale 51 crée une force passant par l'axe XX et ne peut générer de moment. Cette position est moins difficile à passer à cause du mouvement naturel de pédalage.

En effet, comme le mouvement de pédalage, en général et ici celui de la pédale 51, est un mouvement circulaire et que l'appui du pied se fait non pas selon une direction verticale mais selon une direction légèrement inclinée vers l'avant et vers le bas.

La force d'appui se décompose en une composante verti- cale orientée vers le bas et une composante horizontale orientée vers l'avant. Lorsque la pédale 51 est en amont de l'axe ZZ de l'angle a qui est un angle très faible, la composante verticale ne crée qu'un moment faible du fait du très faible bras de levier par rapport à la pédale 51 dans ce mouvement de remontée qui précède la phase active après le passage de l'axe ZZ. La composante horizontale vers l'avant qui résulte du mouvement naturel de pédalage produit alors un moment suffisant (son bras de levier est la longueur de la manivelle 5) de sorte que le passage de la position haute (sur l'axe ZZ) de la pédale 51 n'est pratiquement pas perceptible et peut vaincre le moment opposé, en principe nul, de la pédale 421 puisque la force d'appui exercée sur la pédale 421 ne produit qu'une force verticale (axe ZZ) passant par l'axe XX sans composante horizontale.

Au lieu du décalage angulaire a entre la manivelle 5 et la manivelle courte 2, il est également possible de laisser la manivelle courte 2 alignée sur la manivelle 5 en utilisant l'orientation verticale de cet alignement sur l'axe ZZ.

L'articulation 21 est alors sur l'alignement mais on décale l'articulation 31 pour qu'elle ne se trouve pas sur l'axe ZZ mais devant celui-ci. La force d'appui sur la pédale 421 tire, dans ces conditions, sur la manivelle courte 2 par la biellette 3 qui donne l'orientation de la force ne passant pas par l'axe XX et produisant un moment par rapport à cet axe pour faire tourner le pédalier.

Il est à remarquer que partant de la position du pédalier selon la figure 3A, la pédale 421 coupe l'axe ZZ avant que la pédale 51 qui est alors dans sa phase active motrice, n'arrive dans sa position basse représentée à la figure 3A. Ainsi, dans toute sa phase motrice, la biellette 3 ne sera pas alignée sur l'axe XX. Ce n'est que dans la phase de retour, non motrice, lorsque le levier 4 remonte, que la biellette 3 passe par une position d'alignement sur l'axe XX mais cela sans conséquence.

Pour réduire cette sensation, il est prévu une charge dynamique et statique 6 solidaire de l'axe 1 et constituant une réserve d'énergie cinétique lorsqu'elle est en mouvement. Cette charge 6 est par exemple une plaque pesante, en forme de secteur de cercle, associée de préférence au plateau 11 pour que les deux extrémités de l'axe 1 du pédalier ne soient pas encombrées l'une par le plateau 1 1 et l'autre, par la charge 6, d'autant plus que la charge 6 est un élément rotatif qui peut être de forme circulaire. Toutefois, il est préférable que la charge 6 soit en forme de secteur de disque pesant associée au plateau 11. Ce secteur est intégré et ne constitue pas un élément proéminent.

La forme du secteur de charge 6 et son installation dans une position symétrique à l'opposé de la manivelle courte 2, permet d'assurer une poussée initiale lorsque le cycliste appuie la première fois sur la pédale 421.

Ensuite, la charge 6 fonctionne comme une charge dynamique accumulant de l'énergie cinétique et la restituant.

La description des deux modes de réalisation ci-dessus a été faite pour appliquer le mécanisme 100, 200 à la jambe gauche du cycliste. Le mécanisme peut également s'adapter à la jambe droite, côté plateau 1 1 du pédalier. La légère augmentation de l'encombrement au-delà du plateau n'est pas gênante puisque le mouvement de la pédale 421 se fait devant l'axe du pédalier 1, c'est-à-dire devant le plan vertical transversal passant par l'axe ZZ.