Brevet FR2340829A1 — publié le 19770909

a présente invention concerne les roues pour cycles de toute sorte, tels que bicyclettes, vélomoteurs, etc. pour autant que ces roues comportent des rayons minces ou filiformes. Les jantes de ces roues sont normalement reliées à ltessieu par un nombre élevé de rayons minces. lies roues de bicyclettes en comportent normalement 28 ou 36 dont le diamètre peut etre compris entre 1,5 et 4 mm La section de ces rayons est circulaire, ce qui indique que sur ce point on ne stest pas soucié particulièrement d'aérodynamisme. Or, la résistance opposée par l'air aux mouvements de ces rayons n est pas négligeable : cette résistance peut s'exprimer par la formule R = S Cx v2 dans laauelle S est le maître couple, Cx est un coefficient de forme dépendant du nombre de Reynolds, P est la masse spécifique de l'air (1,3 kg/m3), V est la vitesse du rayon dans l'air. La puissance dissipee correspondante est P = RV = S Cx 2 pV3 Dans le cas dTune bicyclette équipée de 72 rayons ctest-à-dire 36 par roue) ayant une longueur de 300 mm et un diamètre de 2 mm, le maître couple de 11 ensemble des rayons est de 72 x 0,3 x 0,002 = 0,045 m2 La vitesse nrest pas la même en tous les points de la roue Au point de contact avec le sol, la vitesse est nulle et au point le plus haut de la roue la vitesse est le double de la vitesse de la bicyclette.Or, puisque la vitesse intervient au cube dans ltexpression de la puissance, il convient de prendre en compte dans le calcul global une vitesse dont le cube soit égal à la moyenne des cubes des vitesses des différents points de la roue, soit par exemple une vitesse de 12 mètres par seconde pour les rayons d'une bicyclette animée d'une vitesse de 10 mètres par seconde (36 km/h). Cette vitesse correspond à un nombre de Reynolds de 2000 et pour une telle valeur le coefficient de forme d'un cylindre droit à section circulaire (ce qui est la forme du rayon normal) disposé perpendiculairement à la vitesse est égal à 1. Ainsi, pour la bicyclette considérée, la résistance opposée par l'air au mouvement des rayons absorbe une puissance égale à P = 0,043 x 1 x 0,5 x 1,3 x (12)3 = 48 watts Cette puissance est une partie notable de la puissance totale développée par un cycliste, puissance qui peut être estimée à 300 watts environ. Le but de la présente invention est la diminution de la résistance de l'air sur les rayons et par conséquent une amélioration de la performance du véhicule. Cette amélioration de la performance est obtenue par l'utilisation de rayons ayant un profil plus aérodynamique que les rayons traditionnels. Parmi les formes possibles correspondant à cette condition, on choisira par exemple un rayon à section elliptique, le grand axe étant orienté dans le sens du mouvement du rayon. Une section en forme de fuseau ou en forme de goutte, clest-à-dire arrondie d'un côté et effilée de l'autre, peut également être envisagée; enfin, la juxtaposition de deux rayons à sections circulaires plus réduites placés cEte à ctte dans le plan de la roue peut également être envisagée. Ces différentes formes peuvent être obtenues soit directement par filage, soit par gainage ou enrobage de rayons cylindriques d'un profilé plus aérodynamique, soit en fixant au rayon cylindrique un bord de fuite. Dans ces deux derniers cas, la gaine ou la partie rapportée peuvent être en un autre matériau que le métal des rayons, comme par exemple une matière synthétique; le PVC se prête très bien à cette utilisation. lia description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant des dessins que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention. lies dessins représentent tous à la même échelle des sections droites de rayons de même section utile qu'un rayon traditionnel de 2 mm de diamètre et plus particulièrement - la figure 1, une section d-'un rayon elliptique superposée à celle d'un rayon cylindrique traditionnel de meme section utile; - la figure 2, une section d'un rayon profilé dont l'un des bords est arrondi et l'autre est effilé; - la figure 3, une section dans laquelle un rayon cylindrique est gainé d'un profilé analogue à celui de la figure 2; - la figure 4, une section dans laquelle un bord de fuite effilé est fixé à un rayon cylindrique;; - la figure 5, une section de deux rayons cylindriques accolés ayant chacun un diamètre plus petit que celui d'un rayon traditionnel de meme section utile. Avec des axes a-a de 3,0 et b-b de 1,4 mm, le rayon elliptique 10 de la figure t a la même section utile qu'un rayon traditionnel il de 2 mm de diamètre, mais son martre couple est inférieur de 30% à celui du rayon traditionnel (1y4 mm2/mm au lieu de 2 mm2/mm) et son coefficient de forme est seulement égal à 30% de celui du rayon traditionnel (0,3 au lieu de 1). La résistance qu'il rencontre est donc égale 1.4 0,3 à 2 x 1 = 0,21 fois la résistance rencontrée par le rayon traditionnel. lie rayon elliptique economise donc près de 80% de la puissance perdue normalement au niveau des rayons. lie rayon 12 de la figure 2, dont la partie 13 de la section est arrondie et la partie 14 se termine en pointe, donne à peu près les mimes résultats. On voit I l'avantage du procédé qui permet de diminuer deux termes figurant dans l'ex- pression de la puissance. Il permet d'une part de diminuer le martre couple et d'autre part de diminuer le coefficient de forme associé à ce maître couple. lie rayon de la figure 3, se compose d'un noyau cy lindrique 15, normalement en métal, 'et d'une gaine 16 se terminant vers l'arrière en pointe 17; cette gaine peut être en une matière synthétique et les différents rayons peuvent meme présenter des couleurs différentes. lies qualités intrinsèques du PVC font de cette matière un choix tout désigné pour cette réalisation. Dans une telle réalisation, la légère augmentation du maître couple est avantageusement compensée par la diminution du coefficient de forme. lie rayon représenté sur la figure 4 correspond à une solution intermédiaire pour laquelle il n'y a ni diminution, ni augmentation du maître couple; le bord de fuite aérodynamique 18, que l'on voit sur la face postérieure du rayon 19, est fixé par collage, vulcanisation ou autre procédé analogue. Dans les trois exemples illustrés par les figures 2, 5 et 4, le bord d'attaque des rayons est arrondi dans la zone où la vitesse est la plus élevée, c'est-à-dire à la partie supérieure de la roue, et le bord de fuite y est effilé. Du point de vue aérodynamique, cette solution est idéale. A la partie inférieure de la roue la situation est évidemment inversée mais dans cette partie la vitesse du rayon est plus faible et comme la vitesse intervient au cube dans l'expression de la puissance, le gain obtenu en partie haute de la roue compense avantageusement les résultats moins favorables obtenus en partie basse. Enfin, à la figure 5 on retrouve les avantages de la réalisation de la figure 1. En choisissant pour chacun des deux rayons 20 un diamètre de 1,4 mm on obtient une section utile identique, un coefficient de forme comparable et un profil admettant une double symétrie. il va d'ailleurs de soi que les modes de réalisation décrits n'ont été donnés qu'à titre d'exemple et qu'on pourrait en choisir d'autres sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Rayons pour roues de bicyclettes ou autres cycles, caractérisés en ce que lesdits rayons ont un profil aérodynamique. 2. Rayons selon la revendication 1, caractérisés en ce que leu section présente une forme elliptique dont le grand axe se trouve dans le plan de la roue. 3. Rayons selon la revendication 1, caractérisés en ce que leur section présente une forme arrondie d'un côté et une forme effilée de l'autre, le plan de symétrie de ces rayons se confondant avec le plan de la roue. 4. Rayons selon la revenmdXcaantion t, caractérisés en ce que le profil aérodynamique estAgroupant l'un derrière 1' autre dans le plan de la roue deux ou plusieurs rayons de sections circulaires. 5. Rayons selon les revendications 2 ou 3, caractérisés en ce que le profil aérodynamique est obtenu par tréfilage d'un fil métallique. 6. Rayons selon les revendications 2 ou 3, carac térisés en ce que le profil est obtenu par des gaines qui entourent des rayons cylindriques. 7. Rayons selon la revendication 5, caractérisés en ce que le profil est obtenu par des bords de fuite fixés à des rayons cylindriques