Brevet FR2617770A1 — publié le 19890113

261777O La présente invention concerne les bicyclettes et a notamment pour objet une roue de bicyclette. Il est avantageux d'utiliser la présente invention pour des bicyclettes destinées aux courses cyclistes sur des vélodromes et sur des chaussées o de hautes finesses aérodynamiques de la bicyclette sont nécessaires. On connaît une roue de bicyclette comportant un axe auquel est articulé un moyeu pourvu de deux brides qui sont associées, par des éléments intermédiaires, à la jante portant un pneu. Les éléments intermédiaires sont réalisés en forme de flancs bombés à partir de disques ayant une structure en alvéoles, constitués par trois couches et revêtus d'un matériau composite polymère (carboplastique, organoplastique, plastique verre-résine) E "Ambrosio" - "Realizzazione di ruota lenticolare con material compositi avanzati. La tecnica aeronautica al servizio del ciclismo", Milano 1984?- Pour la fabrication desdites roues de bicyclette, une matière de renforcement (matériau textile à base de fibres carboniques, organiques ou de verre) est imprégnée de résine époxyde durcissant, puis mise à sécher et on colle, à partir d'ébauches coupées d'après une forme qui correspond au contour extérieur des flancs, une construc- tion en alvéoles d'un flanc, composée de trois couches. Le formage du flanc et le durcissement du liant utilisé se font en autoclave. Les flancs ainsi obtenus sont collés ou fixés par d'autres moyens à la jante ou bien aux brides du moyeu. Une telle roue de bicyclette possède des finesses aérodynamiques relativement hautes et le procédé de sa fabrication permet de produire des roues pour les bicyclettes destinées aux courses cyclistes sur vélodromes et chaussées ayant des caractéristiques stables d'utilisation. Cependant, ladite roue avec structure de flanc en alvéoles composée de trois couches et d'un poids considérable (jusqu'à 2950 g), tandis que la diminution de son poids par voie de diminution de l'épaisseur de la paroi du flanc conduit à un manque de rigidité de la roue de bicyclette. Il en découle que la fabrication de ladite roue de bicyclette exige beaucoup de main d'oeuvre car elle comprend un grand nombre d'opérations: fabrication du matériau de remplissage en alvéoles, fabrication d'une forme correspondant au contour extérieur des flancs et collage en deux phases du matériau de remplissage aux revêtements. En outre, la fabrication des flancs ne peut être réalisée que dans des entreprises spécialisées en traitement des matériaux composites polymères de haute résistance et munis d'équipements appropriés coûteux tels que: installations de fabrication de matériaux de remplissage en alvéoles, machines-outils pour le façonnage du matériau de remplissage et alvéoles suivant le contour d'une double courbure, autoclaves. De plus, compte tenu du poids d'un cycliste, on a besoin d'assurer telle ou telle rigidité de la roue de bicyclette qui est, en général, déterminée par la rigidité des flancs. L'augmentation de la rigidité de la roue de bicyclette réalisée selon une conception connue n'est obtenue que par modification de la structure des flancs, c'est-à-dire qu'on l'obtient par augmentation de leur épaisseur, introduction d'éléments de rigidité constructifs supplémentaire etc., autrement dit, il faut fabriquer de nouveaux flancs si l'on veut obtenir un changement de rigidité d'une roue de bicyclette. Ainsi, la roue de bicyclette décrite ci-dessus est caractérisée par un poids considérable, elle est difficile à fabriquer et exige une vaste nomenclature de matériaux pour le flanc en fonction de la charge qu'on applique à ladite roue de bicyclette. On connaît aussi une roue de bicyclette comportant un axe auquel est articulé un moyeu. Des tronçons symétri- quement disposés sur le moyeu sont filetés dans des sens opposés o sont montés des brides. Ces brides sont liées à l'aide d'éléments intermédiaires, dans le présent cas à l'aide de rayons, à la jante qui porte le pneu (US, A, 2246492). Le poids de cette roue est inférieur à celui de la roue dont les éléments intermédiaires sont réalisés en forme de flancs bombés. Sa conception permet de changer le moyeu sans démonter la jante ni les rayons. Cependant, les finesses aérodynamiques de cette bicy- clette laissent à désirer car les rayons opposent une grande résistance au mouvement de la roue de bicyclette. On s'est donc proposé de mettre au point une roue de bicyclette dans laquelle la conception du moyeu et des éléments intermédiaires permettrait d'améliorer les finesses aérodynamiques de la roue de bicyclette, de simplifier le réglage de sa rigidité en fonction du poids d'un cycliste et la technique de fabrication des éléments inter- médiaires. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'une roue de bicyclette comportant un axe sur lequel est articulé un moyeu comportant des premiers tronçons disposés symétri- quement et filetés dans des sens opposés, qui portent des premières brides liées par des éléments intermédiaires à la jante portant un pneu, caractérisé, selon l'invention, en ce que l'élément intermédiaire est, de chaque côté, en forme de membrane annulaire réalisées à partir d'un maté- riau composite renforcé, en ce que les bouts de moyeu sont pourvus de deuxièmes tronçons ayant de petits diamètres et filetés, chacun dans des sens opposés à celui du file- tage du tronçon adjacent, en ce que des deuxièmes brides sont montées, avec un certain jeu par rapport aux premières brides, en ce que les membranes annulaires sont disposées entre les premières et deuxièmes brides et se trouvent rigidement liées auxdites brides. Pour prévenir la formation d'un gondolage de la mem- brane circulaire et, ainsi, pour améliorer les finesses aérodynamiques de la roue de bicyclette, il faut que chaque membrane circulaire ait un schéma de renforcement qui assurerait un coefficient de Poisson du matériau composite utilisé dans les limites de 0,8 à 1,5. La roue de bicyclette réalisée selon l'invention est d'un poids relativement petit. Elle offre la possibilité d'améliorer les finesses aérodynamiques, de faciliter le réglage de la rigidité en fonction du poids d'un cycliste et de simplifier la technique de fabrication de la membrane. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de c'lle-ci apparîitront mîeu\ à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, a\ec références au dessin non limitatif annexé dans lequel: - la figure unique représente schématiquement, en coupe axiale, une roue de bicyclette selon l'invention. La roue de bicyclette comporte un axe 1 sur lequel est articulé un moyeu 2. Le moyeu 2 comporte des premiers tronçon 3, 4 disposés symétriquement plus près de son milieu et filetés dans des sens opposés. A ses extrémités, le moyen 2 possède des deuxièmes tronçons 5, 6 filetés dans des sens opposés et ayant un diamètre inférieur à celui des premiers tronçons 3, 4. En outre, les deuxièmes tronçons 5, 6 sont filetés dans des sens opposés aux sens de filetage des tronçons contigus correspondants 3,4. Des premières brides 7,8 sont montées sur les premiers tronçons 3, 4 du moyeu 2 respectivement et des deuxièmes brides 9,10 sont montées sur les deuxièmes tronçons 5,6 respectivement avec un jeu par rapport aux premières brides 7,8, respectivement. Des membranes annulaires 11, 12 sont montées dans les jeux entres les brides contiguës 7,9 et 8,10 respectivement. Du côté intérieur, les mem- branes annulaires 11,12 sont rigidement fixées aux brides contiguës 7,9 et 8,10 respectivement, et du côté extérieur, elles sont associées à la jante 13. Un pneu en caoutchouc 14 est monté sur la jante 13. Les membranes annulaires 11, 12 sont formées de couches d'un matériau de renforcement (bande de tissu carbonique, organique ou tissu de verre) imprégnées d'un liant synthétique durcissant, par exemple, d'un liant époxyde. Dans ce cas, le matériau de renforcement est posé selon un schéma de renforcement qui assure un coefficient de Poisson du matériau composite de 0,8 à 1,5. L'étirage des membranes annulaires 11, 12 se fait de la manière qui suit. On visse les premières brides 7,8 sur le moyeu 2 jusqu'à une position à laquelle les surfaces extérieures des premières brides 7,8 sont disposées dans un même plan que les surfaces latérales respectives de la jante 13. Ensuite, on colle les membranes annulaires 11,12 aux surfaces latérales de la jante 13, le moyeu 2 étant introduit entre elles. Après avoir collé les mem- branes annulaires 11, 12 à la jante 13, on applique une colle synthétique liquide, par exemple une colle époxyde, sur la surface extérieure des premières brides 7, 8 et sur la surface intérieure, leur adhérant, des membranes annu- laires 11, 12. En retenant les premières brides 7, 8 en vue d'interdire leur rotation, on fait tourner le moyeu 2 en assurant ainsi le déplacement mutuel des premières brides 7, 8 vers les bouts du moyeu 2. A la suite de l'éloignement desdites brides du centre du moyeu 2 vers ses bouts, les membranes annulaires 11, 12 sont étirées 26 1770 dans un sens radial/ce qui confère à la roue de bicyclette une rigidité voulue. Après l'étirage des membranes annu- laires 11, 12, on visse/sur le moyen 2, les deuxièmes brides 9,10 dont le sens de filetage est opposé à celui des filetages des premières brides 7, 8 adjacentes respectives et on colle les deuxièmes brides 9,10 aux membranes annu- laires ll,12. Ainsi, la fixation des premières brides 7, 8 sur le moyeu 2 est assurée grâce au collage desdites brides aux les deuxièmes brides 9, 10 par l'intermédiaire des membranes annulaires 11, 12 respectivement. A l'étirage des membranes annulaires 11, 12 réalisé à l'aide des premières brides 7,8, il se produit une com- pression de la jante 13. On a expérimentalement constaté qu'en cas d'étirage des membranes annulaires 11, 12 faites d'un matériau composite de renforcement et ayant un schéma de renforcement qui assure un coefficient de Poisson d'un matériau composite ttil4sé inférieur de 0,8, des plis radiaux apparaissent, qui abaissent les finesses aérody- namiques de la roue de bicyclette. Lorsqu'on fabrique les membranes annulaires 11,12 en un matériau composite aniso- trope polymère ayant un coefficient de Poisson de 0,8 à 1,5, ce qui est assuré par un schéma respectif de renfor- cement du matériau composite, la formation des plis à l'étirage des membranes annulaires 11, 12 ne se produit plus. Les calculs théoriques ont fait apparaître que la valeur limite du coefficient du Poisson pour les matériaux isotropes est de 0,5, tandis que pour les matériaux aniso- tropes elle est de 2,0. Grâce à ce que les membranes annulaires 11, 12 sont réalisées en un matériau composite de renforcement en feuilles (épaisseur de 0,1 à 0,3 mm) , le poids de la roue de bicyclette réalisée selon la présente invention se trouve, en fonction de son diamètre et du matériau utilisé pour la fabrication des membranes annulaires 11, 12, dans les limites de 0,7 à 1,2 kg. La roue de bicyclette revendiquée peut être fabriquée par toute entreprise produisant des matériaux composites polymères et ne nécessite aucun équipement spécial ou coûteux. La valeur de rigidité de la roue de bicyclette réali- sée selon l'invention est réglée en fonction du poids du cycliste par une simple variation du degré d'étirage des membranes annulaires 11, 12, grâce au déplacement, sur le moyeu 2 des premières brides 7, 8 qui s'éloignent ou s'approchent du centre dudit moyeu 2, sans aucune modifi- cation apportée à la conception de la roue et sans remplacer le matériau utilisé pour la fabrication des membranes annulaires 11, 12. Les essais de modèles expérimentaux de la roue de bicyclette, réalisée selon l'invention, effectués par des cyclistes, ont démontré un avantage de la roue revendiquée par rapport aux roues de conceptions connues, y compris les roues de bicyclette de la compagnie "Ambrosio". Grâce à la diminution du poids (de 2 à 2,5 fois), à la technique de fabrication plus simple et au réglage plus facile de la rigidité de la roue de bicyclette en fonction du poids individuel d'un cycliste, les finesses aérodynamiques de la roue de bicyclette faisant l'objet de la présente inven- tion sont améliorées. 261777c R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Roue de bicyclette du type comportant un axe sur lequel est articulé un moyeu sur lequel sont réalisés des premiers tronçons, disposés d'une manière symétrique et filetés dans des sens opposés, qui portent des premières brides liées, par des éléments intermédiaires, à une jante portant un pneu, caractérisée en ce que l'élément intermédiaire de chaque côté se présente comme une membrane annulaire (11, 12) réalisée en un matériau compo- site renforcé, en ce que les bouts du moyeu (2) sont pourvu, de deuxièmes tronçons (5,6), ayant de plus petits diamètres et filetés, chacun, dans des 'sens opposés à celui du filetage du premier tronçon adjacent (3, 4), en ce que des deuxièmes brides (8,10) sont montées, avec un certain jeu par rapport aux premières brides, en ce que les membranes annulaires (11, 12) sont disposées entre les premières (7,8) et les deuxièmes (9,10) brides et se trou- vent rigidement associées auxdites brides. 2. Roue de bicyclette selon la revendication 1, carac- tériséeen ce que chaque membrane annulaire (11, 12) a un schéma de renforcement qui assure un coefficient de Poisson du matériau composite utilisé dans les limites de 0,8 à 1,5.