Brevet FR2355202A1 — publié le 19780113

La présente invention est relative aux moyens mis en oeuvre pour assurer le support et le centrage de l'axe tournant d'un pédalier de cycles et elle concerne, plus particulièrement, les pédaliers pour bicyclettes, plus spéciale ment encore de randonnée ou de sport. Le pédalier d'un cycle est constitué par un jeu de manivelles et de pédales, par un plateau denté et par un axe de support qui est monté tournant dans une bofte de pédalier formée par le cadre de cycle. L'axe est généralement supporté dans la bofte de pédalier par l'intermédiaire de deux paliers, du type à billes, constitués, au niveau de chaque partie terminale de l'axe, par une rangée de billes retenues entre une cuvette, vissée dans la bofte, et une portée présentée par l'axe pour constituer un chemin de roulement. Dans une telle construction, il est évidemnient nécessaire de pouvoir conférer aux portées de l'axe une grande résistance mécanique, notamment à l'usure, de manière à maintenir un bon centrage de i'axe par rapport à la boîte. A cette fin, il est courant de réaliser l'axe en acier et de soumettre les portées à un traitement de surface approprié, tel qu'une cémentation. La solution ci-dessus n'est pas satisfaisante car elle fait intervenir obligatoirement un axe en acier qui présente, par conséquent, un poids relativement élevé. Or, l'on sait que le gain de poids en matière de cycles, et plus particulièrement de bicyclettes de randonnée ou de compétition, représente un objectif constant d'amélioration. Par ailleurs, la mise en oeuvre de paliers du type à billes, tels que ci-dessus, ne permet pas de réaliser un centrage précis de l'axe dans la boite de pédalier, de sorte qu'il en résulte des frottements préjudiciables au bon rendement du cycliste. En outre, l'absence de centrage précis s'oppose à toute possibilité d'interposer, entre les cuvettes de support et l'axe, des garnitures d'étanchéité capables de s'opposer à l'entrée d'eau ou à l'introduction de poussières dans les paliers à billes. La qualité de ces paliers s'altère donc très rapidement, ce qui vient encore dimi nuer le rendement du cycliste. Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé également de réaliser l'axe en un alliage léger et d'assurer son support dans les cuvettes latérales vissées dans la boite de pédalier par l'intermédiaire de roulements à billes classiques. Dans cette solution, on prévoit généralement de monter, à emmanchement dur,les bagues de l'un des roulements respectivement sur l'axe et dans la cuvette correspondante qui en est ainsi solidaire. Par contre, pour ce qui concerne le second roulement, on prévoit de réaliser un emmanchement dur de l'une seulement des bagues soit avec l'axe, soit avec la cuvette et de ménager, entre la seconde bague et la pièce qui doit la recevoir, un jeu suffisant pour permettre le montage. Comme ce montage doit s'effectuer avec contact réparti sur toute la périphérie de l'une des bagues avec soit l'axe soit la cuvette, alors que la première cuvette est déjà montée dans la boite de pédalier, le jeu à prévoir doit etre en réalité grand, sinon le montage est pratiquement irréalisable, étant donné les tolérances de concentricité qui existent entre l'axe, les roulements, les cuvettes et la boite de pédalier. Il en résulte que la bague du roulement, qui est montée libre par rapport à l'axe ou à la cuvette, possède après montage de l'ensemble, un jeu non négligeable qui a tendance à s'accroitre rapidement au cours de l'utilisation, étant donné que les efforts appliqués à l'axe ont pour effet de provoquer la rotation de cette bague par rapport à la pièce complémentaire destinée à la maintenir. Il s'ensuit une usure rapide ainsi que l'existence d'un jeu radial non négligeable favorisant l'introduction d'eau ou de corps étrangers dans le roulement à billes correspondant. La présente invention vise à résoudre le problème ci-dessus en créant un nouvel ensemble axe-paliers pour pédaliers de cycles qui soit à meme de permettre un montage facile et rapide, ainsi qu'un support de l'axe résistant et sans jeu radial, de façon, d'une part, à réduire les frottements et, d'autre part, à permettre la mise en place de garnitures d'étanchéité s'opposant à i'int oductioa d'eau ou de poussières dans les paliers. Conformément à l'invention, l'ensemble axe-paliers pour pédaliers de cycles est caractérisé en ce qu'il comprend un axe présentant deux parties terminales délimitant deux portées cylindriques axiales opposées dont l'une est associée à un palier de montage dans une boite de pédalier par un roulement, du type simple, à caractère non immédiatement démontable, et dont l'autre est associée à un second palier de montage dans ladite boite de pédalier par un roulement du type combiné, comprenant un roulement de support et de centrage et une butée axiale, les organes mobiles du roulement et de la butée étant portées par ledit second palier en étant séparables de la partie terminale correspondante de l'axe. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description ci-dessous faite en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple non @@@@@@tatif , une forme de réalisation de l'objet de ''Irvention a fit, 1 est une coupeélévation longitudinale de l'ensemble conforme à l'invention. La fig. 2 est une coupe-élévation longitudinaie montrant, à plus petite échelle, l'une des phases de montage de l'ensemble de l'invention dans la boite de pédalier d'un cycle. La fig. 3 est une coupe-élévation longitudinale représentant une autre disposition ae l'objet de l'invention. La Àg 1 montre que l'ensemble conforme à l'invention comprend un axe 1 dont les parties terminales 2 et 3 sont associées à des paliers de support 4 et 5; respectivement par 1 intermédiaire d'un roulement simple 6 et d'un roulement combiné 7. L'axe 1 est réalisé en toute matière convenable et, de préférence, en un alliage léger, sous la forme d'un barreau qui peut autre plein ou creux, le cas échéant. L'axe 1 est réalisé par usinage de façon à délimiter, pour les parties terminales 2 et 3, deux portées cylindriques 2a et 3a parfaitement co-axiales qui s'étendent chacune à l'opposé l'une de l'autre q partir de deux collerettes de butée 2b et 3b. Les portées cylindriques 2a e 3a sont chacune prolongées par un carré 2c ou 3c destiné à l'emmanchement et à a fixation, par tout moyen convenable, d'une manivelle de pédale non représentée aux dessm. La partie terminale 2 de l'axe l est associée au palier 4 par l'intermédiaire du roulement simple 6 selon un montage qui peut etre qualifié de normalement inamovible A cette fin, la portée cylindrique 2a est réalisée de manière à supporter la bague intérieure 8 du roulement 6, laquelle est montée à emmanclement dur en butée contre la collerette 2b, par exemple en soumettant la portée cylindrique 2a à un refroidissement indépendant par rapport à la bague 8. Le roulement 6 est du type à billes et comporte, en conséquence, dans la bague 8, un chemin de roulement de section et conformation classiques, pour un jeu de billes 10 qui sont maintenues relativement par une cage 9. Le roulement 6 est complété par une bague extérieure 11 dé- limitant également un chemin de roulement pour les différentes billes qui sont protégées par un anneau 12. La bague extérieure 11 est montée à emmanchement dur dans un alésage 13 délimité par la paroi cylindrique 14 d'une cuvette 15 constitutive du palier 4. La cuvette 15 se trouve, par conséquent, monté de façon normalement inamovible sur la portée cylindrique 2a de l'axe 1 par l'in termédiaire du roulement 6. La cuvette 15 est ainsi parfaitement centrée par rapport à la partie cylindrique 2a sur laquelle le fond 16 de la cuvette est enfilé par un trou 17 réalisé en forme de logement pour retenir une garniture d'étanchéité 18 comportant une lèvre souple 1 8a. Le centrage et l'absence de jeu de montage entre la partie terminale 2 et le palier 4 permettent d'assurer le contact périphérique constant de la lèvre souple 18a avec la portée 2a. La paroi cylindrique 14 de la cuvette 15 présente extérieurement un filetage 19 destiné à etre monté dans le taraudage complémentaire d'une boite de pédalier et à recevoir également un écrou de blocage 20. La partie terminale 3 de l'arbre 1 est associée au palier 5 par l'intermédiaire du roulement combiné démontable 7 qui comprend une bague intérieure 21 montée à emmanchement dur, sur la portée cylindrique 3a et en butée contre la collerette 3b. La bague 21 forme, par sa surface périphérique extérieure, une piste de roulement cylindrique pour des organes 22 d'un roulement, du type à rouleau ou à aiguille, lesquels sont retenus dans les fenetres d'une cage 23. La bague 21 délimite, par ailleurs, dans sa partie d'extrémité opposée à celle placée en butée contre la collerette 3b, un chemin 24 annulaire prenant naissance sensiblement dans le prolongement de l'extrémité de la bague 21 de manière à former sur cette dernière un épaulement à section concave. Le chemin de roulement 24 est destiné au guidage d'un jeu de billes 25 d'un roulement à billes classique, lesdites billes étant retenues dans les fenetres d'une cage 26. Le roulement combiné 7 est complété par une seconde bague 27 dont la paroi périphérique intérieure forme une piste cylindrique pour les organes de roulement 22 et une empreinte ou un chemin 28 pour les billes 25. La bague 27 est emmanchée dur dans l'alésage 29 de la paroi cylindrique 30 d'une cuvette 31 constitutive du palier 5. La paroi cylindrique 30 présente, dans la surface périphérique extérieure, un filetage 32 pour son vissage dans un taraudage complémentaire délimité par une boite de pédalier d'un cycle. La paroi périphérique 30 est bordée par un rebord ou un épaulement 33 qui présente, de préférence, un ou plusieurs méplats non visibles pour permettre son vissage ou dévissage par rapport à une boite de pédalier. Le fond 34 de la cuvette 31 est enfilé sur la partie terminale 3 par un trou central 35 qui est exécuté sous la forme d'un logement pour le montage d'une garniture d'étanchéité 36 comportant une lèvre 36a destinée à entourer, avec contact de sur face, la portée cylindrique 3a Ainsi que cela est mentionné ci-dessus, les organes de roulement 22 et 25 du roulement 7 sont retenus dans des cages indépendantes 23 et 26 ellesmêmes placées et maintenues axiale ment à liintérieur de la bague 27 par un jonc 37, du type élastique ou non, constituant une butée axiale complémentaire à la face intérieure du fond 34 de la cuvette 31. L'examen de la fig. 1 montre que les organes 25 constituent avec les chemins 24 et 28 une butée à billes susceptible de résister aux sollicitations axiales dans le sens des flèches f entre la portée cylindrique 3a et la cuvette 31 qui peut toutefois etre dégagée axialement dans le sens de la flèche f1 par rapport à la partie terminale 3. En effet, un tel déplacement relatif est rendu possible par la mise en oeuvre des rouleaux ou aiguilles 22, par l'orientation du chemin 24 en direction du carré 3c et par la présence des cages 23 et 26 qui rendent les rouleaux 22 etles billes 25 solidaires de la bague extérieure 27. Le déplacement axial relatif de la cuvette 31 dans le sens de la flèche f1 est donc possible et conduit uniquement à la rupture de structure du roulement combiné 7 qui peut être aisément reconstitué par engagement de la cuvette 31 sur la partie 3 dans le sens contraire à celui de la flèche fl. Il y a lieu de noter que la mise en oeuvre d'organes 22, du type à aiguille ou à rouleau, réduit le contact de surface entre les organes et les bagues à deux seules génératrices par organe, ce qui permet d'obtenir un glissement relatif entre lesdits organe s et la bague 21 à partir du seul jeu fonctionnel nécessaire. En outre, la portée d'appui axiale relativement grande entre les aiguilles ou rouleaux 22 et la bague 21 permet d'établir un bon centrage de cette dernière par rapport à la cuvette 31 et, par conséquent, la mise en oeuvre de la garniture 36 dont la lèvre 36a est amenée à entourer effectivement la portée 3a avec un contact de surface constant nécessaire à l'établissement d'une bonne étanchéité. Ainsi, il est possible de réaliser un axe de pédalier 1 et les deux paliers 4 et 5 nécessaires à son support dans la bofte de pédalier selon une tolérance de fabrication particulièrement précise qui permet d'obtenir une concentricité rigoureuse entre les parties terminales 2 et 3 et les paliers 4 et 5. Cette concentricité permet, par conséquent, de monter avec le maximum d'efficacité les garnitures d'étanchéité latérales 18 et 36 dont les lèvres 18a et 36a sont à meme de réaliser, par contact permanent avec les portées cylindriques 2a et 3a, une étanchéité réelle s'opposant à tout risque d'entrée de caps étrangers ou d'infiltration d'eau en direction des organes de roulement 6 et 7. L'ensemble selon l'invention peut être aisément monté dans une boite de pédalier telle que celle désignée par la référence 38 à la fig. 2. En effet, le palier 5 extrait de la partie terminale 3 est tout d'abord vissé par le filetage 32 dans la boite 38 avec éventuellement interposition, soit d'une garniture d'étanchéité, soit d'un film de matière étanche. L'axe 1 est ensuite engagé par l'autre extrémité ouverte de la boite de pédalier 38 en étant muni d'origine du second palier 4 qui est associé à la partie terminale 2 par l'intermédiaire du roulement 6. La partie terminale 3 est alors engagée à l'intérieur du palier 5 de manière à assurer l'introduction de la bague 21 dans les jeux de rouleaux 22 et de billes 25 afin de reconstituer le roulement et de centrer l'axe 1 pour permettre le vissage du palier 4 dans la boite 38. Préalablement à l'engagement, la bague 21 est de préférence revetue d'une pellicule de graisse ou autre produit lubrifiant favorisant initialement l'introduction de la portée 3a et assurant par la suite l'entretien fonctionnel du roulement 7. L'engagement maximal de l'axe 1 est déterminé par l'amenée en butée du chemin 24 contre les billes 25. Dans cette position, la cuvette 15 est légèrement dévissée pour conférer le jeu fonctionnel nécessaire auxroulements 6 et puis ltécrou 20 est ensuite bloqué contre le rebord extérieur de la boite de pédalier 28. Dans cette position, l'axe 1 est exactement centré et immobilisé dans les paliers 4 et 5 par rapport auxquels il ne présente que le jeu fonctionnel résultant des tolérances d'usinage. Les garnitures d'étanchéité 18 et 3c, sont ainsi à meme de travailler dans les conditions optimales pour s'opposer dans le temps à toute introduction de poussière ou d'eau vers l'intérieur des roulements 6 et 7. Le démontage de l'ensemble selon l'invention s'effectue, bien entendu, en procédant de façon inverse à ce qui est décrit ci-dessus. L'examen de la fig. 1 montre que le roulement combiné 7 présente une surface de contact entre les bagues et les organes de roulement 22 beaucoup plus importante que celle du roulement 6. Pour cette raison, il est donc avantageux de monter l'ensemble selon l'invention de façon que le roulement 7 soit situé du côté de la manivelle de pédale associée au pignon denté d'entrame- ment de la chable. La fig. 3 montre que selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu de monter entre les paliers 4 et 5 un manchon 39, par exemple en matière e plastique, présentant ou formant dans sa paroi périphérique un ou plusieurs soufflets 40 déformables axialement et conférant au manchon, à l'état de repos, une longueur supérieure à la distance séparant, après montage dans la boite 38, les bords en regard des parois 14 et 30. Les extrémités du soufflet 40 sont constituées, à partir d'épaulement de butée 41, par des rebords 42 retournés sensiblement vers l'intérieur et présentant une conformation arrondie en dépouille à partir d'un segment 43 sensiblement cylindrique dont le diamètre extérieur est très légèrement supérieur au diamètre intérieur des alésages 13 et 29. Le manchon 40 est destiné à etre placé concentriquement à l'axe 1 dans la phase de montage de ce dernier correspondant à l'engagement de la portée cylindrique 3a à l'intérieur du palier 5, de façon que ledit manchon soit amené à pénétrer par les segments 43 dans les parois cylindriques 14 et 30 des cuvettes 15 et 31 pour réaliser avec ces derniers une enveloppe étanche s'opposant à tout risque d'attaque des roulements 6 et 7 par un milieu humide qui serait susceptible de se développer à l'intérieur de la boite de pédalier 38, soit par condensation de l'air séjournant dans ladite boite, soit par condensation ou par ruissellement d'eau à partir des tubes du cadre aboutissant à la boite de pédalier. Le ou les soufflets 40 du manchon 39 sont destinés à permettre l'écrasement partiel de ce dernier entre les rebords extremes des parois cylindriques 14 et 30 lors du vissas de la cuvette 15. La nature de la matière constitutive du manchon 39 est de préférence choisie pour qu'à la suite de cet écrasement axial se créée une réaction élastique ayant pour effet d'appliquer plus fortement les épaulements 41 contre les rebords correspondants des parois cylindriques 14 et 30 afin de réaliser, quel que soit le serrage apporté par la cuvette 15, une étanchéité convenable de l'enveloppe entourant l'axe de pédalier et les roulements 6 et 7. REVENDICATIONS 1 - Ensemble axe-paliers pour pédaliers de cycles, caractérisé en ce qu'il comprend un axe présentant deux parties terminales délimitant deux portées cylindriques axiales opposées dont l'une est associée à un palier de montage dans une boite de pédalier par un roulement, du type simple, à caractère non immédiatement démontable, et dont l'autre est associée à un second palier de montage dans ladite boite de pédalier par un roulement du type combiné, comprenant un roulement de support et de centrage et une butée axiales les organes mobiles du roulement et de la butée étant portées par ledit second palier en étant séparables de la partie terminale correspondante de l'axe. 2 - Ensemble axe-paliers selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un axe présentant deux parties terminales délimitant deux portées cylindriques axiales s'étendant à l'opposé l'une de l'autre à partir de deux épaulements, l'une des portées cylindriques étant associée à un palier par un roulement à billes dont les bagues sont retenues entre elles par les billes et sont montées à force respectivement sur la portée cylindrique et dans le palier, tandis que l'autre portée cylindrique est associée à un second palier par un roulement du type combiné comprenant une cage flottante retenant des aiguilles ou rouleaux et une cage flottante retenant des billes de butée axiale, lesdites cages étant portées par le palier de façon à rendre les aiguilles et les billes séparables de la portée cylindrique correspondante de l'axe par déplacement axial relatif entre le palier et la portée. 3 - Ensemble axe-paliers selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le roulement du type combiné comprend deux bagues montées à force respectivement dans le palier et sur la portée de l'axe et délimitant ensemble des chemins de roulement respectivement pour un jeu d'aiguilles ou de rouleaux de direction axiale retenues dans une cage flottante et pour un jeu de billes d'une butée axiale retenuesdans une cage flottante qui est maintenue dans le palier cte-à-côte avec la cage à aiguilles par un jonc jarret monté dans la bague portée par le palier. 4 - Ensemble axe-paliers selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les paliers sont réalisés chacun sous la forme de cuvette comportant, à partir d'un fond présentant un trou pour le passage d'une des portées cylindriques de l'axe, une paroi cylindrique formant extérieurement un filetage pour le montage dans un taraudage complémentaire d'une boîte de pédalier et délimitant intérieurement un alésage concentrique au trou assu rant le maintien et le centrage du roulement correspondant. 5 - Ensemble axe-paliers selon l'une des revendications 1 à 1, carac- térisé en ce qu'il comprend un axe présentant deux parties terminales délimitant deux portées cylindriques opposées associées par deux roulements à deux paliers qui sont munis de deux garnitures d'étanchéité entourant lesdites portées. ó - Ensemble axe-paliers selon la revendIcatIon 1, caractérisé n ce qutil prend un axe dont les partIes term'naes sont portées par deux roulements dans deux paliers de montage dans une boite de pédaliers, lesdits paliers étant réunis entre eux par un manchon d'étan chéité enfilé concentriquement à l'arbre à l'intérieur de la boite de pédalier. 7 - Ensemble axe-paliers selon la revenuica-ion 6, caracterise en ce que le manchon est réalisé en une seule pièce sous ta forme d'une enveloppe cylIndrique présentant au moins un soufflet local à déformation élastique axiale et comportant à chaque extrémité un bord retourné en partie roulée délimitant, à partir d'un épaulement ut segment cylindrique dont le diamè- tre extérieur est très légeremen: supérieur au diamètre intérieur des paliers.