Brevet FR2591976A1 — publié le 19870626

"Dispositif de frein à inhibiteur de blocage, notamment pour roue de bicyclette" La présente invention est relative à un frein de bicyclette ou analogue, qui permet d'éviter à l'utilisateur exerçant un effort brutal et prolongé sur ce frein pour arrêter le déplacement de l'engin, de bloquer ses roues et plus particulièrement mais non exclusivement la roue avant, avec le risque, dans cette éventualité, d'une chute par le dessus du guidon et en tous cas, d'un dérapage latéral plus ou moins difficile à contrôler selon la nature du sol et la répartition de l'effort de freinage sur les deux roues. On sait que les freins de bicyclette ou d'engins analogues sont le plus usuellement constitués par un Jeu de deux patins en caoutchouc ou matière synthétique de mêmes caractéristiques, montés respectivement dans deux mâchoires articulées ensemble autour d'un axe médian porté par le cadre de la bicyclette au voisinage de la roue, ces mâchoires chevauchant celle-ci de telle sorte qu'un effort exercé sur elles au moyen d'un câble commandé par une poignée généralement articulée sur le guidon, provoque le rapprochement de ces mâchoires à la manière des branches d'une paire de ciseaux, les patins venant alors frotter sur les côtés en regard de la jante métallique sur laquelle est monté le pneumatique de la roue correspondante. Le frein ainsi constitué est agencé pour absorber, lorsqu'il est mis en oeuvre, l'énergie mécanique potentielle due à la décélération de la masse constituée par la bicyclette et l'usager, en la restituant sous forme de chaleur par le frottement des patins sur la jante. Le frein doit par ailleurs être conçu de telle sorte qu'il permette au cycliste de conserver en toutes circonstances la maîtrise de son engin, aussi bien en stabilité latérale qu'en direction. Or, les conditions dans lesquelles intervient le freinage varient selon divers paramètres, notamment l'adhérence au sol des roues, la nature du revêtement de la route, les conditions atmosphérique, l'inclinaison en virage de la bicyclette, etc. Il convient donc de réaliser un freinage optimal, en agissant à la fois sur les deux roues et en conservant des conditions qui restent toujours en deçà mais aussi proches que possible d'un seuil correspondant a la limite d'adhérence au sol et au blocage des roues. La présente invention a pour objet un dispositif de frein qui permet, en particulier dans les conditions d'un freinage brutal et inopiné, notamment sur la roue avant de la bicyclette, d'éviter le dérapage et essentiellement le blocage de cette roue, et par suite, le possible basculement du cycliste par dessus le guidon. Elle a ainsi pour but de permettre à l'usager, notamment aux cyclistes de compétition, sans avoir à craindre une chute grave, d'adopter en confiance des vitesses plus élevées, sans préjudicier à leur sécurité à la rencontre d'un obstacle exigeant un freinage rapide et efficace. A cet effet et selon l'invention, le dispositif de frein considéré, comprenant un mécanisme de frein utilisant deux patins portés par des mâchoires pivotantes à la manière d'une paire de ciseaux sous l'action d'un câble de commande tendu entre les mâchoires et une poignée exerçant une traction sur ce câble pour rapprocher les patins et les serrer mutuellement au contact de la jante de la roue, se caractérise en ce qu'il comporte un mécanisme de régulation intégré au frein qui, au-delà d'un seuil prédéterminé de décélération de la bicyclette, provoque automatiquement un écartement limité des patins, en évitant le blocage de la roue. Dans ces conditions, tout en maintenant sur le cible de traction un effort suffisant pour que les patins restent en permanence au contact de la Jante, on fait varier l'efficacité du freinage de telle sorte que celleci reste touJours à son niveau maximal mais en deçà d'un seuil critique, correspondant au blocage de la roue, la commande du rapprochement ou de l'écartement adéquat des patins étant réalisée au moyen d'une force antagoniste, directement créée par la décélération de la bicyclette. Avantageusement, le dispositiif à inhibiteur de blocage ainsi réalisé est prévu par construction, pour desserrer automatiquement le frein dès que la décélération devient supérieure a 0,66 g (g" étant l'accélération de la pesanteur), le freinage étant en outre autorégulé pour se maintenir en permanence a cette valeur maximale tolérée. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le mécanisme de régulation est constitué au moyen d'un organe élastique, monté dans chaque mâchoire à l'intérieur d'un bottier ouvert en regard de la Jante de la roue et contre lequel est monté en appui transversal le patin porté par ladite mâchoire par l'intermédiaire d'un support muni extérieurement de doigts latéraux, prévus en saillie et engagés dans des rainures inclinées vis-a-vis du plan de la roue et ménagées dans les faces du boiter de telle sorte que, sous l'effet de la décélération due au freinage, les doigts coulissent dans les rainures a l'encontre de l'organe élastique, en provoquant de façon limitée l'écartement des patins vis-a-vis de la jante pour réduire l'effet du freinage. Selon le cas, l'organe élastique est un ressort ou un bloc de caoutchouc monté entre le support et le bottier. Par ailleurs et selon l'une ou vautre de deux variantes de montage, l'organe élastique peut etre disposé en avant ou en arrière du boîtier entre celui-ci et le support de patin correspondant, par rapport au sens de déplacement de la roue, le support étant selon le cas à l'intérieur ou à l'extérieur de ce boîtier. Dans chacune de ces diverses possibilités de réalisation, le mécanisme de régulation est monté directement dans les mâchoires du frein, la traction exercée sur le câble et la tension de celui-ci restant inchangées tout au long du freinage meme lorsque, au seuil critique, se produit le déplacement du patin vis- -vis du bottier avec limitation du freinage. Dans d'autres variantes cependant, sans sortir du cadre de la présente invention, on peut envisager de monter le mécanisme de régulation en d'autres endroits, en particulier sur le cable de traction lui-mEme, afin de provoquer pour le seuil critique prédéterminé, un effet de réduction de la tension de celui-ci sans modifier l'effort exercé sur la poignée du frein. Ainsi et dans une variante de réalisation, le mécanisme de régulation est constitué par une capsule étanche, contenant un fluide hydraulique et interposée sur le cible de telle sorte que l'un des fonds de la capsule soit réuni à une extr8mité du cible de traction et l'autre fond soit traversé par l'autre extrêmité de ce même câble pour être relié dans la capsule à un piston transversal sollicité par un ressort et délimitant deux zones a volumes variables, le piston étant associé à un dispositif élastique taré pour libérer un passage à travers le piston lorsque la décélération atteint le seuil prédéterminé de façon qu'une fraction du fluide hydraulique contenu dans une des zones de la capsule d'un coté du piston s'écoule dans l'autre zone, en permettant le déplacement de ce piston à l'encontre du ressort et la réduction corrélative de la tension du câble. Dans un premier mode de réalisation, le dispositif élastique taré est constitué par un clapet en appui sur un siège ménagé dans le piston au droit du passage à travers celui-ci, un second clapet monté à l'inverse du clapet taré permettant après achèvement du freinage le retour du fluide à travers le piston revenant en position initiale sous l'effet du ressort. Dans un autre mode de réalisation, en fait directement dérivé du précédent, le dispositif lastique taré est constitué par une masselotte à inertie, soumise A l'effet d'un ressort complémentaire appliquant cette masselotte contre un siège ménagé dans le piston de telle sorte que lorsque la décélération atteint le seuil prédéterminé, la masselotte s'écarte de son siège en comprimant le ressort complémentaire, celui-ci ramenant la masselotte sur son siège en fin de freinage. D'autres caractéristiques d'un dispositif de frein à inhibiteur de blocage établi conformément à l'invention, apparaîtront encore à travers la description qui suit de divers exemples de réalisation, donnés à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - La figure l est une vue schématique en coupe transversale d'un dispositif de freinage pour roue de bicyclette selon un premier mode de mise en oeuvre des dispositions de l'invention. - La figure 2 est une vue en coupe transversale à plus faible échelle du frein selon la figure l. - La figure 3 est une vue en coupe transversale d'une autre variante de réalisation de la figure l. - La figure 4 est une vue en coupe transversale selon la ligne IV-IV de la figure 3. - Les figures 5 et 6 illustrent une autre variante du mode de réalisation représenté sur la figure 3. - La figure 7 est une vue en coupe transversale d'un autre mode de réalisation du frein à inhibiteur de blocage selon l'invention. - Les figures 8, 9 et 10 sont des vues à plus grande échelle du mode de réalisation selon la figure 7. - Les figures 11 et 12 sont des vues en coupe d'une troisième variante de réalisation. Le dispositif de frein représenté sur la figure 1, désigné dans son ensemble sous la référence 1, est notamment destiné à assurer le freinage du pneumatique 2 d'une roue, de préférence la roue avant, d'une bicyclette (non représentée), ce pneumatique 2 étant monté, de manière connue, sur une Jante de support métallique 3. De façon classique, le frein 1 comporte deux mâchoires, respectivement 4 et 5, disposées de chaque cté de la Jante 3 et chevauchant cette dernière, ces deux mâchoires étant identiques entre elles. Chaque mâchoire comporte un boîtier 6, présentant dans sa surface externe opposée à la jante 3, un embout fileté 7 assurant son immobilisation sur un bras pivotant 8, permettant de manière connue de rapprocher ou au contraire d'écarter la mâchoire de la jante 3, le boîtier 6 étant immobilisé sur ce bras au moyen d'un écrou de blocage 9. A l'intérieur du boîtier 6 est monté un élement métallique 10, présentant une partie d'extrêmité repliée en direction de la jante pour délimiter entre cette partie et le bord en regard du boîtier 6 un Jeu dans lequel, entre deux rebords d'immobilisation 12 et 13 ménagés sur l'élément 10 est immobilisé un organe élastique 14. Selon le cas, celui-ci peut être constitué par un bloc de caoutchouc ou de matériau analogue ou bien être réalisé sous la forme d'un fort ressort, en appui sur l'élément 10 et le boîtier 6 en exerçant sur ces pièces un effort tendant à les maintenir écartées. Conformément à l'invention, on dispose, à l'intérieur du boîtier 6, un support 15 pour un patin 16 en caoutchouc ou autre matériau approprié, présentant en particulier un coefficient de frottement adapté à l'usage envisagé, dont le contact avec la Jante 3 lors du rapprochement des mâchoires 4 et 5 du frein, permet d'assurer l'immobilisation de la roue de manière connue dans ce genre de dispositif. Le support 15 est ouvert en direction du patin 16, celui--ci présentant un talon 17 (figure 2), en forme de queue d'arronde par exemple, permettant d'assurer liaison avec le support 15 en évitant que, sous l'effet des sollicitations exercées sur le patin lors du freinage, celui-ci ne puisse aisément s'échapper hors de son support. Selon l'invention, le support 15 comporte sur chacune de ses faces latérales, des doigts en saillie 18, aptes à se déplacer dans des rainures inclinées 19 ménagées dans la surface externe du bottier 6, le profil, la longueur et ltangle d'inclinaison de ces rainures étant déterminés par construction de telle sorte que-, lors d'un serrage brutal des patins 16 sur la jante 3, lorsque la décélération de la bicyclette atteint un seuil prédéterminé, de préférence fixé à 0,6 g, (g étant l'accElération de la pesanteur), les doigts 18 décrivent ces rainures, en permettant le déplacement de chaque patin à l'encontre de son organe élastique 14 monté dans son bottier 6, et le desserrage limité de ce patin vis-d- vis de la Jante 3 de la roue. Ainsi, en position de freinage maximum, c'est-à- dire lorsque le cycliste appui fortement sur son levier de frein et lorsque la décélération devient telle que l'efort exercé sur l'organe élastique 14 dépasse le seuil fixé par construction, les patins 16 se déplacent en s'écartant légèrement de la roue, la pression de serrage sur la jante diminuant en conséquence en évitant le blocage de cette roue. Avantageusement, une butée de fin de course (non représentée) peut être mise en place au droit de l'organe élastique 14, de manière à ce que le système reste asservi, même si le cycliste continue à appuyer fortement sur son levier de frein. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, l'organe élastique 14 est disposé à l'intérieur du boîtier 6. En variante et comme illustré sur les figures 3 et 4, on peut également envisager de monter cet organe à l'extérieur de ce boiter. Dans ce cas, le patin 20 est à nouveau placé à l'intérieur d'un support 21 et bloqué dans celui-ci entre ses côtés latéraux 22. Le support est par ailleurs solidarisé à l'opposé du patin 20 d'un trier 23 qui porte un axe transversal 24 dont les extr8mités saillantes forment les doigts transversaux engagés dans les rainures inclinées 25 du boîtier 26. Celui-ci s'étend parallèlement à l'étrier 23, en délimitant avec lui l'espace nécessaire pour - le montage de l'organe élastique 28.Dans cette variante de réalisation comme dans la précédente, ie blocage des patins 20 sur la Jante de la roue permet, au-delà d'un seuil de déeélaration prédéterminé, d'assurer le déplacement des doigts dans les rainures inclinées et corrélativement l'écartement limité de ces patins afin d'éviter le blocage de la roue. Dans les variantes illustrées sur les figures 5 et 6, on retrouve une disposition sensiblement analogue à celle envisagée dans le premier mode de réalisation, avec toutefois ici une disposition complémentaire qui consiste à prévoir de monter le patin 30 dans un support 31 luimême disposé à l'intérieur d'un boîtier 32, avec mise en place entre le boîtier et le support de l'organe élastique 33, mais en disposant contre le fond de ce support des bossages 34, aptes à venir s'engager dans des logements en creux 35 prévus dans le fond en regard du boîtier 32. Cette disposition permet notamment d'assurer, en fin de course de déplacement du patin la butée de celui-ci à l'intérieur du boîtier par engagement de ces bossages dans les logements correspondants, lors de la compression maximale autorisée de l'organe élastique 33, de telle sorte que, lorsque la décélération créée par le freinage devient inférieure à celle qui définit le seuil prédéterminé, la détente de l'organe élastique permette de faire échapper les bossages à leurs logements et d'autoriser le frein à revenir en direction de la Jante de- la roue pour achever ou reprendre le freinage de celle-ci. Dans un autre mode de réalisation illustré sur les figures 7 à 10, on retrouve un dispositif de freinage à inhibiteur de blocage d'une roue de bicyclette qui, au lieu de disposer le système sensible à la décélération directement sur les patins du frein, prévoit de monter celui-ci sur le câble de traction commandant le serrage de ces patins. Ainsi et comme représenté sur la figure 7, le frein comporte de manière en elle-même classique, deux mâchoires 40 et 41, articulées entre elles autour d'un axe 42 et comportant chacune un patin latéral 43 ou 44, apte à venir s'appliquer contre les côtés latéraux de la jante 45 portant le pneumatique 46 de la roue de bicyclette.A l'extrémité de la mâchoire 40 est prévue une butée 47 pour l'extrémité 48 d'un câble de traction assurant le serrage des mâchoires 40 et 41 par pivotement autour de leur axe 42, ce câble 48 traversant un guide 49 ménagé à ltextrê- mité en regard de l'autre mâchoire. Au delà, le câble 48 est raccordé à une capsule 51, qui conformément à l'invention, réalise la régulation du freinage, cette capsule étant elle-même réunie à l'autre extrémité 50 du câble, raccordée à la-poignée de commande de celui-ci (non représentée). Les figures 8 à 10 illustrent plus particulièrement la réalisation de la capsule 51. Comme on le voit sur ces figures, cette capsule se compose principalement d'un corps étanche 52, contenant un fluide hydraulique approprié. L'un des fonds 53 de cette capsule comporte une patte d'attache 54, réunie à l'extrémité 48 du câble, l'autre fond 55 étant traversé par un passage étanche 56 par la seconde extrémité 50 de ce même câble. A l'intérieur de la capsule, l'extrémité 50 du câble est réunie à un piston transversal 57, supportant de part et d'autre de sa surface, deux clapets, respectivement 58 et 59, dont l'un, le clapet 58 par exemple, est taré de manière à s'ouvrir ou à se fermer en deçà et au-delà respectivement du seuil de décélération prédéterminé par construction, ou doit être empêché le blocage de la roue. Le piston 57 est par ailleurs associé à un ressort 60 monté à l'intérieur de la capsule entre le piston et une portée d'appui interne 61. Le dispositif fonctionne de la manière suivante tant que la traction exercée sur le câble est telle que le serrage des patins de frein 43 et 44 provoque initialement une décélération de la bicyclette se situant en deçà du seuil pré-déterminé, fixé en règle générale à 0,6 g, comme précédemment. Dans ce cas, le piston 57 et ses clapets 58 et 59 restent dans la position illustrée sur la figure 8, le fluide dans la capsule étant incompressible de telle sorte que le piston est ainsi immobilisé. En revanche, dès que la décélération dépasse la valeur du seuil-précédent, le clapet taré 58 s'ouvre en sorte qu'une partie du fluide contenu dans la capsule du côté du piston relié à l'extrémité 50 du câble puisse traverser ce piston et passer du côté opposé.Dans ces conditions, le piston 57 est susceptible de se déplacer de la droite vers la gauche sur le dessin, en comprimant le ressort 60 et provoquant un relâchement correspondant de l'extrémité 50 du câble, avec une limitation corrélative de l'effort de serrage des patins 43 et 44 sur la roue, sans qu'il soit nécessaire, pour l'utilisateur, de modifier l'effort exercé sur la poignée de commande du frein. A noter que, dès que la décélération de la bicyclette devient inférieure au seuil critique prédéterminé, le clapet 58 se ferme tandis que s'ouvre le clapet 59 permettant au fluide de la capsule de revenir du côté opposé du piston, celui-ci reprenant sa position initiale sous l'effet du ressort 60. Dans une troisième variante de réalisation, illustrée sur les figures il et 12, les clapets précédents sont remplacés par une masselotte d'inertie 70, soumise à l'effet d'un ressort complémentaire 71 qui l'applique sur un siège 72 fermant un orifice prévu à travers le piston 57. Dans cette variante, dès que la décélération de la bicyclette devient supérieure au seuil critique prédéterminé, la masselotte 70 se déplace du fait de son inertie propre à l'encontre de son ressort 71, en permettant, comme dans l'exemple précédent, à une partie du fluide disposé d'un côté du piston de passer de l'autre côté de celui-ci, avec pour conséquence un déplacement limité de ce piston dans le sens qui diminue l'effort de traction exercé par le câble sur les patins de frein portés par les mâchoires pivotantes.Dès que, du fait du freinage, la décélération diminue et redevient inférieure au seuil précédent, le fluide traverse en sens inverse le piston 57 qui peut ainsi reprendre sa position initiale, avec application de la masselotte 70 sur le siège 72, les pièces étant revenues en position initiale. On réalise ainsi un dispositif de régulation de l'effort de freinage exercé sur les patins de frein qui utilise la force créée par la décélération de l'engin pour permettre, à partir d'un seuil défini comme correspondant au blocage des roues et au basculement du cycliste par dessus son guidon, un relâchement automatique et contrôlé du frein assurant une sécurité accrue dans l'utilisation de la bicyclette même pour des vitesses élevées nécessi tant, en cas d'arrêt sur une très courte distance, un effort de freinage maximal.Notamment, il convient de souligner que la conception du dispositif est telle qu'elle permet aisément son montage à tout endroit approprié, entre la poignée de frein et les patins euxmemes, sans qu'il en résulte de modification sur les caractéristiques essentielles de l'invention et de sa mise en oeuvre. Par ailleurs, il et opportun de constater que le mécanisme de régulation de l'effort de freinage selon l'invention peut être ajusté en fonction du poids du cycliste et des différents paramètres qui concernent sa morphologie et son positionnement sur sa bicyclette, de même qu'en fonction des caractéristiques mécaniques propres à chaque type de frein utilisé et à la nature des moyens permettant la transmission de l'effort de serrage créé par la poignée de commande en direction des patins de frein proprement dits. Il en résulte que l'invention ne se limite pas aux seuls exemples plus spécialement décrits et représentés ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. Notamment, il va de soi que le dispositif considéré s'applique aussi bien à la roue avant qu'à la roue arrière d'une bicyclette et peut également être monté sur l'une ou l'autre roue. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de frein à inhibiteur de blocage, notamment pour roue de bicyclette, comprenant un mécanisme de frein (1) utilisant deux patins (16, 20, 30) portés par des mâchoires pivotantes la manière d'une paire de ciseaux sous l'action d'un câble de commande tendu entre les mâchoires et une poignée exerçant une traction sur ce câble pour rapprocher les patins et les serrer mutuellement au contact de la jante de la roue, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme de régulation (14, 18, 19 - 52, 57, 70) intégré au frein qui, au-delà d'un seuil prédéterminé de décélération de la bicyclette, provoque automatiquement un écartement limité des patins, en évitant le blocage de la roue. 2 - Dispositif de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme de régulation est constitué au moyen d'un organe élastique (14), monté dans chaque mâchoire (4, 5) a l'intérieur d'un boîtier ouvert (6) en regard de la jante (3) de la roue et contre lequel est monté en appui transversal le patin (16) porté par ladite mâchoire par l'intermédiaire d'un support (15), muni extérieurement de doigts latéraux (18) prévus en saillie et engagés dans des rainures (19) inclinées vis- - vis du plan de la roue et ménagées dans les faces du boîtier de telle sorte que, sous l'effet de la décélération due au freinage, les doigts coulissent dans les rainures à l'encontre de l'organe élastique, en provoquant de façon limitée l'écartement des patins vis-àvis de la jante pour réduire l'effet du freinage. 3 - Dispositif de frein selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe élastique est un ressort ou un bloc de caoutchouc monté entre le support et le bottier. 4 - Dispositif de frein selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'organe élastique est disposé en avant ou en arrière du boîtier entre celui-ci et le support de patin correspondant, par rapport au sens de déplacement de la roue, le support étant selon le cas à l'intérieur ou à l'extérieur de ce boîtier. 5 - Dispositif de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme de régulation est constitué par une capsule étanche (51) contenant un fluide hydraulique et interposée sur le câble de telle sorte que l'un des fonds de la capsule soit réuni à une extrêmité du câble de traction (48) et l'autre fond soit traversé par l'autre extrêmité (50) de ce même câble pour être relié dans la capsule à un piston transversal (57) sollicité par un ressort (60) et délimitant deux zones à volumes variables, le piston étant associé à un dispositif élastique taré (57, 58, 70) pour libérer un passage à travers le piston lorsque la décélération atteint le seuil prédéterminé de façon qu'une fraction du fluide hydraulique contenu dans une des zones de la capsule d'un côté du piston s'écoule dans l'autre zone, en permettant le déplacement de ce piston à l'encontre du ressort et la réduction corrélative de la tension du câble. 6 - Dispositif de frein selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif élastique taré est constitué par un clapet (58) en appui sur un siège ménagé dans le piston (57) au droit du passage à travers celuici, un second clapet (59) monté à l'inverse du clapet taré permettant après achèvement du freinage le retour du fluide à travers le piston revenant en position initiale sous l'effet du ressort (60). 7 - Dispositif de frein selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif élastique taré est constitué par une masselotte à inertie (70), soumise à l'effet d'un ressort complémentaire (71) appliquant cette masselotte contre un siège ménagé dans le piston (57) de telle sorte que lorsque la décélération atteint le seuil prédéterminé, la masselotte s'écarte de son siège en comprimant le ressort complémentaire.