Brevet FR2550154A1 — publié le 19850208

-.1 La prèsente irnvention concerne un proc 6 dé de fcbricotion de cadres de cycles et plus particuliercment de cadres de bicyclettes de sport et de compétition, en vue d'en améliorer le rendement aérodynamique. Jusqu'ici les perfectionnements apportés aux cycles ont porté sur le profilage du cadre, de la fourche de direction ainsi que sur les accessoires, tels que les organes de direction, les commandes des dispositifs de freinage ou de changement de vitesse, les roues etc C'est ainsi qu'il a déjà été réalisé des cadres dont les éléments tubulaires les constituant avaient une section profilée; de même des perfectionnements du même genre ont été apportés dans la conception du guidon Les câbles de freins et du dispositif de changement de vitesse ont été logés à l'intérieur des éléments tubulaires du cintre du guidon et du cadre: la recherche d'une meilleure pé15 nétration du cycle dans l'air a porté sur la réduction du maître-couple de celui-ci; à ce titre les roues ont été réalisées selon un profil de jante,de section réduite appropriée, l'intérieur duquel se logent les écrous de serrage des rayons, ces derniers étant même parfois de section elliptique De tels aménagements ont permis de 20 réduire d'environ 50 % la puissance absorbée par l'équipage cycle/ coureur, la dite puissance étant initialement de l'ordre de 580 watts à la vitesse de 50 km/heure, répartie à raison d'un tiers pour le cycle seul, et deux tiers pour le coureur. Le procédé suivant l'invention, vise à améliorer le rende25 ment aérodynamique du cycle tout en conférant à l'ensemble cadre/ fourche une résistance mécanique suffisante. Dans le cadre de la recherche menée par la Société déposonte de la présente demande, il a été entrepris des essais en soufflerie sur des cadres et des fourches de direction réalisés à 30 partir de tubes de différentes provenances et de section profilée sensiblement différente, ces cadres étant dépourvus de guidon et de selle Les comparaisons ont été effectuées en prenant comme référence un cadre conventionnel exécuté en tube "REYNOLDS 531 ". On sait que la puissance nécessaire pour vaincre la ré35 sistance de l'air est déterminée à l'aide de la formule: W = p/2 S Cx Vo dans laquelle: correspond à la masse volumique de l'air en kg/m 3, Vo est la vitesse considérée en m/s, Obo x OZ O a 9 Io Jd aqn I un 8 Z O a Ji D To In 3 Joi uotioas ap aqnl un: Jns san 4 ajea 9 al euo si Dssa sa D SUO Si DJ Dd WOD sap Jtlqo 4 a J To Anod ap u-To elles ep aqn 4 un D 4 U Doua Jodd Ds 'aloo T 4 Je A Dl 4 4 J Odd DJ Jod O o 8 auilour aqnl ep 4 uawel I un Jns uaeuwuo 4 ou a 4 Jod 4 uo si Dssa sal su Dq -no Dq sel %a atlas ap eqnl el 'I Duo B Dop aqn 4 al 'I Do UO Zi Joq aqn a Il anb slae sa Jpoo salt 4 u Dn 4 lsuo 3 S 4 uawo 19 sap aellae Jaeuiwjaep Jnod esz 4 ln 949 O S 8 Jpoo seap oeuio J 4 ap a Jnsaw ap ae 6 Douow ae anbi Jpu TIo aqni un D 4 Joddo J iod saqnl sap a 6 ol -ro Jd np e O Do TJ Oa Jo Jiuowap ep awi Jed noealq Do ra} un ( Sl-ú'L 9: sú 6: 6 E'E: (: r ( LO'b 9: 068: ú 6 '6 Z: ( ( çç': ú E 96 VU:: (ú 9 '8 b: t 6: 6 'ZZ 9:9 ( ( 9 ': 9 9: ú': (: :: ( ( (: ( (q/apuooas):(q/w):(sllo M): (:9:: (: 49 W 9 M V f:: : ZEú'LE Lezz O'0 o: 6 E = LLEO'= 0: 917 E 08 O '0: 990 ': EIZZO'O: E 6 '89: OO:. 1 1 tbo Jd aqa Jnot ta a J Po 9 c o N îIto Jd aqoinol 4 a a Jipo b o N SWNO)3 O E o N XON Il VèIfl Z o N snll A I o N IDWJON a Jpo DD (SI 4 DM):: M (?ul XOS m a Jpo 3 ap ad Al L : 4 ol Ilnsa J Jnod auuop 4 uo sl Tossa sae 49 u Otl Dl TA Jq O Dl Jod anb -Ipui lsa as Jnoà ap a Jnaq Jod sapuo Das ua ew T Jdxa sdweal ap uro 6 ae '54 DM ua aou Dssind ep u$o 6 ael auesa Jde J Mv 'w 9 UOTDT Aa Jq D,l Jod anbip -u T %sa asinoo ap aenaq J Dd a Ji 4 W ua wti Jdxa ea auwio ap U Oil D O Ia Tp OW Dol Jd o 4 J Odd D UTD 6 ae I 'ua^Tns inb xn Dalqol sel suoo À uawotno J n D aouo;ssa J o DI ap aduwoa 4 uail 's 4 D Mo 085 p aewilsa 1 q/w> O 5 D aolno J Jnod Jnaino D al J Dd Jtu Jno J D Oaol O a 3 uos S'Ind ol w ue awljdxa JTO, suop uoi 4 o J 4 iaued ap 4 ue Titllao D al au 6 isâp x DS r SL OSSZ OL ú -3 Ces tubes ont été ploac 6 S en soufflerie selon deux positions d'inclinaison par rapport à la verticale: d'une part en configurotion normale,les tubes inclines b 18 vers l'arrière, appelée "flèche arrière" et d'autre part en configuration retournée 18 vers l'avant appelée "flèche avant" Par ailleurs, la section goutte d'eau ou aile d'avion a été placée de deux façons différentes par rapport au sa S d'écoulement de l'air; en position normale, le bord d'attaque en avant, et en position inversée le bord de fuite en avant. Les résultats de ces essais sont donnés par le tableau qui suit: (: *:) (:) ( Essais N Configurations d'essais: S Cx(m 2): W (watts)) () (:: : ) (:: : ) (:::) ( 1: Tube à section circulai-:: ) : re O 28 (flèche arrière): 0, 01788: 29,332) 20 ( 2: Tube à section circulai-:) (: re O 28 (flèche avant): " * ") (:) ( 3:Tube profil 20 x 40::) (: (flèche arrière) 0, 01203: 19,733) (::: ) ( 4:Tube profil 20 x 40::) (: (flèche avant) 0,01008: 16,54 _ Les variations obtenues entre les essais 3 et 4 pouvant être dues à des dispositions différentes du tube dans la soufflerie 30 (flèche arrière et flèche avant), il a été procédé b des mesures sur des éléments de tube profil 20 x 40 disposes perpendiculairement b l'écoulement, c'est-b-dire en l'absence de toute flèche. Le coefficient de pénétration dans l'air Cx, relevé dans le cas d'une disposition normale du profil par rapport au sens d'écoulement de l'air c'est-à-dire bord d'attaque en avant, et dans le 35 cas d'une disposition inversée, a été respectivement 0,93509 et 0,71289. De même, il a été procédé b des essais sur des fourches de direction équipéesou non de roue avant qui ont donné:- -4 formule profilée seule: pos Jtien norraole: W = 12,7 watts, position inversée: W = 9,02 watts formule profilée + roue: position normale: W = 27 watts, position inversée: W = 20 watts En conclusion, pour des vitesses d'écoulement de l'ordre de 50 km/heure et les sections employées, le tube profil dispose en position inverse de la position usuelle permet une réduction de trainée supérieure à 20 % pour l'ensemble du cadre. De ces essais, il résulte que le nouveau procédé de réalisation du cadre de cycle consiste i inverser les profils du tube de selle, du tube diagonal, des haubans arrière en plaçant pour chacun d'eux la partie la plus mince du profil vers l'avant Complémentairement et dans le but d'tméliorer la rigidité en torsion du 15 cadre, le tube horizontal de celui-ci est disposé horizontalement. Le dessin annexé, illustre à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation d'un cycle équipé d'un cadre et d'une fourche de direction conformes à la présente invention Celui-ci représente une vue en élévation de l'ensemble et: une section AA des fourreaux de la fourche de direction 1 une section BB du tube diagonal 2 du cadre une section CC du tube de selle 3 du cadre une section DD des haubans de fourche arrière 4 du cadre une section EE du tube horizontal 5 du cadre. Pour une meilleureinterprétation du dessin,les sections ont été représentées à une échelle plus grande que celle de l'ensemble du cycle. Tel que représenté, les fournreaux de fourche 1, le tube diagonal 2, le tube de selle 3 et les haubans de fourche arrière 4 sont réalisés au moyen de profilés creux dont la section droite est 30 de forme convexe dont les flancs se raccordent sur l'axe de symétrie par des arrondis de rayons différents de manière à constituer un bord épais et un bord aminci, telle que la forme ovoide la forme goutte d'eau ou la forme dont le maitre-couple se situe sensiblement au tiers de la distance séparant les deux extrémités de la dite section droite Tel que précisé sur le dessin et en se reportant aux sections des tubes précités, la catactéristique principale de l'invention réside dans la position occupée par le profil de chacune de ces sections par rapport au sens d'écoulement de l'air matérialisé, par le vecteur Vo, c'est-à-dire le bord aminci vers l'avant, 2550154 t -5 le bord le plus époiz vers l'arrière Les bases 6 de la fourche arrière disposées sensiblement horizontales n'intervenant que très peu dans la résistance à la pénétration dans l'air,peuvent être réalisées en profilés de toute section, circulaire ou profilée, la dite section étant, selon une disposition déjà connue, décroissante de l'axe du pédalier à la queue de fourche ou extrémité arrière de la base Le tube horizontal 5 du cadre est constitué d'un profilé creux de section élliptique dont le grand diomètre est placé hori10 zontalement de façon à obtenir une meilleure inertie transversale, augmentant ainsi la rigidité en torsion du cadre, cette disposition permettant de plus une mise en place plus facile de la cuvette supérieure du roulement de direction Pour la même raison de rigidité, les bases 6 peuvent être également de section elliptique décroisson15 te, disposées comme le tube horizontal, le grand diamètre en position horizontale. Dans la mesure des possibilités de montage du pivot de direction, la douille de direction 7,reliant à l'avant du cadre le tube horizontal 5 et le tube diagonal 2,peut être réaliséeà l'aide d'un profil selon l'invention et disposé en position inverse, bord aminci vers l'avant. L'invention s'applique à tous les cycles et plus particulièrement aux cycles de compétition, sur route et sur piste. j,, -6 -REVEND i CA f ION 451. Procédé de fabrication d'un ensemble ccdre/fourche de direction de cycles et plus particulièrement de cycles de compétition sur route ou sur piste, en vue d'en améliorer le rendement aé5 rodynomique tout en conférant au dit ensemble une résistance méconique suffisante, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser les différents éléments constitutifs de l'ensemble au moyen de profits creux dont la section droite est de forme convexe dont les flancs se raccordent sur l'axe de symétrie par des arrondis de rayons différents de 10 m 6 nière à constituer un bord épais et un bord aminci, telle que la forme ovo de, la forme goutte d'eau, ou toute forme dont le ma trecouple se situe sensiblement au tiers de la distance séparant les deux extrémités de la section droite, lesquels profilés sont assemblés pour réaliser l'ensemble cadre/fourche de direction de façon telle que leur section soit disposée face au sens d'écoulement de l'air, le bord aminci vers l'avant, le bord le plus épais vers l'arrière, la rigidité transversale du cadre étant assurée par l'utilisation de profilés de section elliptique pour la réalisation des éléments constitutifs disposés horizontalement ou sensiblement horizontaux dans 20 la structure du cadre, le plus grand diamètre de la section étant situé horizontalement. 2. Ensemble cadre/fourche, obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que: les fourreaux de fourche de direction 1, le tube diagonal 2, le tu25 be de selle 3 et les haubans de fourche arrière 4 ainsi qu'éventuellement la douille de direction 7 sont réalisés à partir de tubes profilés de section convexe et assemblés de telle-sorte que face au sens d'écoulement de l'air ceux-ci soient disposés le bord aminci vers l'avant, le bord plus épais vers l'arrière. 3 Cadre de cycle, obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube horizontal 5 du cadre est réalisé à partir d'un tube profilé de section elliptique dont le plus grand diamètre est disposé horizontalement de façon à conférer au dit cadre une meilleure inertie transversale. 4 Cadre de cycle, obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bases 6 de la fourche arrière peuvent être réalisées à partir de tubes profilés,' de section elliptique dont le plus grand diamètre est disposé hoôrizontalement de façon à conférer au dit cadre une meilleure inertie transversale, la dite section étant décroissante, de l'axe du pédalier à l'extrémité arrière des bases.