Brevet FR2656584A1 — publié le 19910705

- L'invention concerne une fourche de bicyclette pour fixer une roue au cadre d'une bicyclette, se composant de deux jambes, partant d'une tête de fourche et se prolongeant des deux côtés de la roue, qui présentent chacune dans sa zone d'extrémité libre un dispositif pour recevoir l'axe de la roue. D'une manière générale, des fourches de bicyclette de cet- te catégorie sont connues Cependant, avec ces fourches de bicyclette, un inconvénient consiste en ce que de brèves secousses violentes, par exemple comme celles qui survien- nent lorsqu'on roule dans des nids-de-poules, sont trans- mises pratiquement sans amortissement au cadre ou au gui- don au moyen du tube de direction et, par conséquent, au cycliste. Le but de l'invention est de perfectionner une fourche de bicyclette de la catégorie ci-dessus mentionnée de manière à améliorer le comportement de déplacement de la bicyclet- te également sur des parcours de mauvaise qualité. Ce problème est résolu avec la fourche de bicyclette selon l'invention en ce que chaque jambe de fourche présente une courbure en forme d'arc orientée pour l'essentiel parallè- lement au plan de la roue et en ce qu'au départ et à la fin de la courbure de la jambe principale une jambe secon- daire est articulée sur ladite jambe principale et s'étend pour l'essentiel le long d'une ligne droite reliant la tête de fourche et la zone d'extrémité. Grâce à la courbure en forme d'arc de la jambe principale, l'élasticité en flexion de cette jambe principale peut être exploitée d'une manière particulièrement avantageuse pour prévoir une suspension élastique dans ladite jambe principale. De façon à ce que cette suspension élastique n'agisse tou- tefois pas en permanence et que, par conséquent, le com- portement de déplacement de la bicyclette et, éventuelle- ment, le comportement de direction ne soient pas influen- cés de manière négative, il est prévu que la jambe secondaire S'étende pour l'essentiel de manière rectiligne et s'infléchsse seulement en cas de brèves forces saccadées et violentes pour libérer ainsi la suspension élastique de la jambe principale incurvée. Il est particulièrement avantageux, selon la revendica- tion 2, que la jambe principale soit incurvée en C, ce qui permet d'obtenir une très grande élasticité en flexion Il est aussi avantageux, selon la revendication 3, que la courbure de chaque jambe principale soit ouverte dans le sens de déplacement, de sorte que la partie convexe de la courbure en C s'étende, par conséquent, vers l'arrière par rapport au sens de déplacement. -3- Grâce à la réalisation selon la revendication 4 on réali- se une suspension élastique particulièrement avantageuse étant donné que cette réalisation assure que le déplace- ment de la jambe principale s'effectue surtout dans le plan de la courbure. La revendication 5 présente une réalisation particulière- ment avantageuse de l'invention, dans laquelle, du fait de la nature spécifique du matériau composite, il est possi- ble d'obtenir une élasticité en flexion pouvant être préa- lablement déterminée le long du tracé de la courbure en forme d'arc de la jambe principale Egalement de cette manière on peut varier l'élasticité en flexion le long du tracé de la courbure en forme d'arc, ce qui permet d'adap- ter les propriétés élastiques de la jambe principale à des conditions spécifiques et, plus particulièrement, de les adapter aux propriétés de la jambe secondaire. La réalisation selon la revendication 6 présente des pro- priétés de jambage et d'élasticité particulièrement bon- nes, réalisation dans laquelle les rapports dimensionnels selon la revendication 7 sont particulièrement avantageux. La réalisation selon la revendication 8 représente une réalisation particulièrement avantageuse de l'invention étant donné qu'il est assuré tout particulièrement, du fait de la nature de la jambe secondaire revendiquée à cet endroit, que lorsque surviennent de faibles forces verti- cales appliquées par l'axe de la roue sur la fourche et, de ce fait, de faibles forces de compression agissant sur la jambe secondaire, ladite jambe secondaire prenne ces forces de compression et les transmette à la tête de four- che, ce qui empêche une compression élastique de la jambe principale au niveau de la courbure, et qu'elle ne s'in- 1, 4- fléchisse qu'en cas de forces verticales brèves et violen- tes, lorsque de fortes forces de compression s'exercent par à-coups sur la jambe secondaire, et libère ainsi la suspension élastique de la courbure de la jambe principa- le. La réalisation selon la revendication 9 permet d'influer de manière appropriée sur les propriétés de flexion par compression axiale de la jambe secondaire du fait de la nature spécifique de ladite jambe secondaire en matériau composite, réalisation dans laquelle, par exemple, la jambe secondaire est, pour l'essentiel, élastique en flexion uniquement dans le plan de courbure de la jambe principale, ce qui permet d'éviter de manière sûre que la, jambe secondaire ne s'infléchisse vers l'intérieur en di- rection de la roue, ce qui pourrait éventuellement entra- ver la course de la roue. La fourche de bicyclette selon l'invention est particuliè- rement appropriée en tant que fourche de roue avant étant donné qu'elle empêche que des chocs brefs et violents soient transmis au guidon et, de ce fait, aux bras du cycliste et réduit ainsi surtout dans les virages une influence dangereuse de forces brèves et violentes, orien- tées verticalement dans le plan de la roue, sur la direc- tion. Avec la fourche de bicyclette selon l'invention la réali- sation selon la revendication 11 est également avantageu- se étant donné que, dans ce cas, des forces verticales agissant sur la fourche de roue avant peuvent être absor- bées de manière optimale par la courbure de la jambe prin- cipale. L'invention est expliquée ci-après de façon plus détail- lée, en se référant à un exemple se rapportant au dessin annexé qui montre en: figure 1: la fourche de bicyclette selon l'invention en position normale et figure 2: la fourche de bicyclette selon l'invention dans sa position en flexion élastique (repré- sentée de manière amplifiée). La figure 1 montre une fourche double 1 selon l'invention, la qui, au niveau de sa tête de fourche 12, est reliée d'une manière non représentée à un tube de direction 22 La tête de fourche est logée sur le cadre 2, le tube de direction 22 étant logé de manière rotative dans un tube vertical 20 du cadre Un tube oblique 21 est relié de manière fixe au tube vertical 20 du cadre. Une roue 3, comportant un axe 30, est représentée de ma- nière esquissée, l'assemblage de l'axe 30 avec la jante 32 supportant le pneu 31 n'étant pas représenté et pouvant être formé, de manière connue, par un disque, des rayons ou d'autres entretoisements. Dans la réalisation représentée à la figure 1, dans le cas d'une roue avant orientable, à partir de la tête de four- che 12 la jambe principale 10 s'étend d'abord approximati- vement parallèlement au pneu 31, vers l'arrière par rap- port au sens du déplacement et, dans ce cas, forme une première section de jambe 10 ' A son extrémité arrière, la première section de jambe 10 ' présente une zone 10 "'', fortement recourbée vers le bas qui se prolonge en une se- conde section de jambe 10 '' légèrement incurvée et orien- -6- tée pour l'essentiel dans le sens radial -de la roue La première section de jambe 10 ' et la seconde section de jambe 10 '' ne sont que légèrement incurvées sur la plus grande partie de leur extension longitudinale respective. Dans l'ensemble, la jambe principale 10 présente ainsi la forme d'un C ou d'un croissant Le rapport d'extension de la première section de jambe 10 ' par rapport à la seconde section de jambe 10 '' est approximativement de 1:2 à 1:3, mais il peut aussi s'écarter de ces valeurs. La jambe principale 10 présente dans sa zone d'extrémité libre 13 un dispositif 16 destiné à recevoir l'axe 30 de la roue Ce dispositif de réception 16 et la fixation de l'axe 30 de la roue sont, dans ce cas, réalisés de manière connue. A partir de la tête de fourche 12 s'étend une jambe secondaire 11 en direction de la zone d'extrémité libre 13 de la jambe principale 10 La jambe secondaire 11 est dis- posée de manière articulée avec une charnière supérieure 14 au niveau de la tête de fourche 12 et avec une charniè- re inférieure 15 au niveau de la zone d'extrémité libre 13, les axes d'articulation se trouvant pour l'essentiel à angle droit sur le plan de courbure de la jambe principale 10. La jambe secondaire 11 s'étend entre la tête de fourche 12 et la zone d'extrémité libre 13 dans la position représen- tée à la figure 1, dans laquelle elle s'étend pour l'es- sentiel le long d'une ligne droite reliant la tête de fourche 12 et l'axe 30 de la roue logé dans la zone d'extrémité 13 Dans ce cas, la jambe secondaire 11 est située sur le plan de courbure de la jambe principale 10 ou sur un plan parallèle à celui-ci Le plan de courbure | 7- de la jambe principale 10 s'étend pour l'essentiel paral- lèlement au plan de la roue ou de manière légèrement in- clinée par rapport à celui-ci. Si une force verticale F s'exerce sur la zone d'extrémité libre 13 au moyen de l'axe 30, cette force est alors es- sentiellement transmise, par l'intermédiaire de la jambe secondaire 11, à la tête de fourche 12, la jambe secondai- re agissant en tant que barre de compression Du fait de la disposition légèrement inclinée de la jambe secondaire 11, la force F se décompose, par conséquent, en une force de compression F' et en une force en flexion Fit dirigée vers l'avant, obliquement à ladite force de compression, comme le montre le parallélogramme des forces représenté à la figure 1 Dans ce parallélogramme idéal des forces, tout comme dans le parallélogramme idéal des forces repré- senté à la figure 2, on a négligé, pour des raisons de simplicité, les composantes des forces de compression que reçoit la seconde section de jambe 10 '' de la jambe prin- cipale 10. La force de flexion F't veille à ce que l'ensemble de la fourche 1 pivote légèrement vers l'avant autour de sa tête de fourche 12 Ainsi, des forces verticales peuvent être transformées en moments de flexion et l'énergie induite par cette force dans la fourche peut être ainsi transfor- mée en énergie de déformation, ce qui atténue l'effet pro- voqué par de légères inégalités de la chaussée. La figure 2 montre la même fourche que celle de la figure 1, la fourche étant cependant dans une position déformée en flexion Dans ce cas, une forte charge verticale S sac- cadée est induite, au moyen de l'axe 30, dans la zone d'extrémité 13 Cette charge saccadée S produit d'abord 8 - comme la force F à la figure 1 une force de compres- sion dans la jambe secondaire 11 Cette force de compres- sion est toutefois tellement grande que la jambe secondai- re 11 s'infléchit de manière élastique sous l'effet de cette force de compression Ceci apparaît clairement au point d'inflexion 11 ' L'inflexion de la jambe secondaire 11 est rendue possible du fait que ladite jambe secondaire 11 est articulée à ses extrémités au moyen de la charnière supérieure 14 dans la tête de fourche 12 et au moyen de la charnière inférieure 15 dans la zone d'extrémité libre 13 de la jambe principale 10. Du fait de l'inflexion de la jambe secondaire 11, celle-ci se déplace hors de la ligne droite de jonction reliant la tête de fourche 12 à la zone d'extrémité libre 13 ou à l'axe 30 de sorte qu'elle débouche dans la zone d'extrémi- té libre 13 en formant un angle plan De ce fait, la force en flexion S'", dirigée de façon oblique vers l'avant, est renforcée par rapport à la force en flexion F" de la fi- gure 1 et s'élève selon une pente plus raide, ainsi que cela apparaît dans le parallélogramme des forces de la fi- gure 2. Dans ce cas, la force en flexion S'' pourvoit non seule- ment à une déformation en flexion de la jambe secondaire 11 infléchie mais, en outre, à une flexion de la jambe principale 10, ce qui réduit l'intervalle vertical entre la charnière supérieure 14 et la charnière inférieure 15, de sorte que la bicyclette est suspendue élastiquement au niveau de la fourche 1 en raison de la charge par à-coups S. 9- R e v e N d i c a t i o N s 1 Fourche de bicyclette pour fixer une roue au cadre d'une bicyclette, se composant de deux jambes de fourche, partant d'une tête de fourche et s'étendant des deux côtés de la roue, qui présentent respectivement à leur zone d'extrémité libre un dispositif destiné à recevoir l'axe de la roue, caractérisée en ce que chaque jambe principale ( 10) présente une courbure en for- me d'arc pour l'essentiel parallèle au plan de la roue et qu'au départ et à la fin de la courbure de la jambe prin- cipale ( 10) une jambe secondaire est articulée sur ladite jambe principale ( 10), qui s'étend pour l'essentiel le long d'une ligne droite reliant la tête de fourche ( 12) et la zone d'extrémité ( 13). 2 Fourche de bicyclette selon la revendication 1, carac- térisée en ce que la jambe principale ( 10) est incurvée de manière convexe en C. 3 Fourche de bicyclette selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la courbure de la jambe principale ( 10) est ouverte dans le sens de déplacement. 4 Fourche de bicyclette selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisée en ce que la jambe prin- cipale ( 10) est plus élastique en flexion dans le plan de la courbure que dans un plan orienté perpendiculairement à celui-ci. Fourche de bicyclette selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisée en ce que la jambe principale ( 10) est en matériau composite qui comporte des -10 - fibres orientées dans le sens longitudinal de ladite jambe principale ainsi que des fibres orientées de manière angu- laire aux premières, les fibres orientées angulairement étant disposées de préférence de manière irrégulière dans le sens longitudinal. 6 Fourche de bicyclette selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisée en ce qu'une pre- mière section de jambe ( 10 ') de la jambe principale ( 10) s'étend approximativement parallèlement au pneu, qu'une seconde section de jambe ( 10 '') s'étend approximativement dans la direction radiale de la roue ( 3) et que la premiè- re et la seconde sections de jambe sont reliées entre elles par une zone fortement incurvée ( 10 i"'). 7 Fourche de bicyclette selon la revendication 6, carac- térisée en ce que la longueur de la seconde section de jambe ( 10 '') correspond à une fois et demie jusqu'à trois fois, de préférence au double de la longueur de la premiè- re section de jambe ( 10 '). 8 Fourche de bicyclette selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisée en ce que la jambe secondaire ( 11) est conformée en rigide en compres- sion en cas de charge normale et s'infléchissant parallè- lement au plan de la courbure en cas de brèves charges par à-coups. 9 Fourche de bicyclette selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisée en ce que la jambe secondaire ( 11) est en matériau composite qui comporte des fibres orientées dans le sens longitudinal de ladite jambe secondaire ainsi que des fibres orientées de manière angu- laire aux premières, les fibres orientées angulairement -11 - étant disposées de préférence de manière irrégulière dans le sens longitudinal. Fourche de bicyclette selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est conformée en fourche -de roue avant. 11 Fourche de bicyclette selon la revendication 10, ca- ractérisée en ce que l'axe ( 30) de la roue ( 3) est disposé en avant de la tête de fourche par rapport au sens de dé- placement.