Brevet FR2672563A1 — publié le 19920814

CADRE DE CYCLE La présente invention est relative au domaine des cycles considérés en général et elle s'applique, plus particulièrement, aux cadres de vélocipèdes et analogues, qu'il s'agisse de bicyclettes de randonnée, de sport ou de compétition. Les cadres de cycles ont fait l'objet de très nombreuses propositions constructives, à partir d'éléments constitutifs en métal, en matière plastique, en matériau composite, moulés d'une seule pièce ou assemblés par soudure, collage ou autres emboîtements. Quels que soient les modes de réalisation, un cadre de cycle peut être considéré comme comportant, immuablement, une membrure supérieure, généralement à orientation sensiblement horizontale, une membrure inférieure ou basse s'étendant de façon inclinée vers le bas à partir de la membrure haute, une fourche arrière s'étendant à partir de l'extrémité basse de la membrure inclinée et des haubans arrière reliant les extrémités de la fourche à la membrure haute. En règle générale, une jambe de force, dite "membrure de selle", est interposée entre la membrure basse et, sensiblement, le point de jonction entre la membrure haute et les haubans. Une telle structure triangulée possède une bonne résistance et permet d'adapter, aux points de liaison, un pivot de direction pour le montage d'une fourche avant, un tube de selle, une boîte de pédalier et des paliers de réception de l'axe de rotation d'une roue arrière. Afin d'assurer un confort maximal, un bon rendement et une bonne efficacité de l'énergie physique développée, il a été constaté, depuis longtemps, que certaines caractéristiques dimensionnelles du cadre ainsi formé, devaient être retenues en correspondance de la morphologie de l'utilisateur. C'est ainsi qu'il convient de tenir compte, pour chaque individu, de la taille de cadre, de l'éloignement entre le pivot de direction et le tube de selle, du recul du tube de selle par rapport à l'aplomb vertical passant par la boîte de pédalier Pour des raisons techniques, il est aussi nécessaire de considérer l'angle de chasse conféré au pivot de direction chargé de retenir et de permettre le pivotement de la fourche avant. Pour tenir compte de toutes ces données, deux méthodes sont retenues pour la construction des cadres. La première est celle, dite à l'unité, qui prend en compte les caractéristiques morphologiques de l'utilisateur pour déterminer les caractéristiques dimensionnelles du cadre Il est certain que cette méthode de construction est la plus rationnelle, mais qu'elle ne peut être envisagée que dans des cas particuliers, car le coût de fabrication est prohibitif. La seconde méthode consiste à déterminer plusieurs gammes de fabrication, dans chacune desquelles les caractéristiques dimensionnelles sont choisies, de façon approximative, pour constituer un compromis le moins pénalisant. Cette méthode, moins satisfaisante fournit, économiquement, de meilleurs résultats, car elle permet une industrialisation plus poussée des cadres, quels que soient les matériaux constitutifs employés. Cependant, il s'avère, en pratique, que cette méthode conduit, le plus fréquemment, à la mise à disposition d'un utilisateur d'un cadre procurant plus d'insatisfactions que de bénéfices économiques, en raison de l'impossibilité d'ajuster, de façon convenable, les différentes caractéristiques dimensionnelles, en fonction de la morphologie réelle de l'utilisateur. L'objet de l'invention est de remédier aux inconvénients ci-dessus en proposant un nouveau cadre de cycle pouvant être réalisé en tout matériau approprié, de façon industrielle, à un prix de revient intéressant et selon un faible nombre de gammes prédéfinies, à partir desquelles les ajustements spécifiques, tels que rappe Lés ci- dessus, peuvent intervenir de façon rapide, simple, efficace et peu onéreuse pour procurer un cadre dont les caractéristiques dimensionnelles peuvent être aisément adaptées aux exigences de l'utilisateur. L'invention vise, plus spécifiquement mais non exclusivement, les cadres de cycles réalisés par moulage à partir de matériaux composites. Un autre objectif de l'invention est de proposer un nouveau cadre qui, tout en répondant aux objectifs ci-dessus est, en outre, réalisé pour présenter de très bonnes caractéristiques de résistance mécanique, voire de rigidité à la torsion dans son plan, de façon à permettre l'obtention d'un rendement maximal de l'énergie physique développée lors du pédalage. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, le cadre de cycle selon l'invention est caractérisé en ce que: la membrure haute est liée, d'une part, à la membrure basse par une partie frontale et, d'autre part, aux haubans par une partie de raccordement profi Lée continue, le logement de pivot de fourche avant est formé par une boîte, dite de direction, adaptée par une emboîture sur la partie frontale, et le logement de tube de selle est déLimité par une boîte, dite de selle, adaptée, par un enfourchement, sur la partie de raccordement profi Lée continue. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig 1 est une vue latérale schématique du cadre de cycle conforme à l'invention. La fig 2 est une coupe transversale partielle prise, à plus grande échelle, selon la ligne II-II de la fig 1. La fig 3 est une vue éclatée montrant, à plus grande échelle, un détail constructif correspondant à la fig 2. La fig 4 est une coupe transversale prise, à plus grande échelle, selon la ligne IV-IV de la fig 1. La fig 5 est une perspective partielle, éclatée et en partie arrachée, d'un détail constructif de la fig 4. La fig 6 est une coupe illustrant une variante de réalisation de l'un des éLéments constitutifs du cadre. La fig 7 est une vue en plan prise, à plus grande échelle, selon la ligne VII-VII de la fig 1. La fig 1 montre le cadre de l'invention, désigné dans son ensemble par la référence 1, et qui peut être réalisé en une seule pièce ou en plusieurs éLéments assemblés, selon des techniques de collage, de brasage ou de rivetage De préférence, l'invention vise un cadre 1, du type mou Lé en une seule pièce et réalisé en matériaux composites. Par matériaux composites, il convient de retenir, préférentiellement, la mise en oeuvre d'une âme structure L Le en un matériau alvéolaire, une telle âme étant étroitement entourée et intimement liée à une enveloppe périphérique à base de tissus de verre et/ou de carbone imprégnés et polymérisés par une résine thermodurcissable appropriée. De nombreuses techniques de réalisation de cadres, ainsi conçus, sont disponibles dans la technique connue et, par conséquent, l'objet de l'invention ne sera pas décrit plus avant dans ses détails qui doivent être considérés comme à la disposition de l'homme de l'art. Le cadre 1 est, de préférence, formé, comme illustré par la fig 1, pour comporter une membrure 2, dite haute, de forme courbe dans le plan du cadre et dont la convexité est tournée vers le haut Le cadre 1 comprend une seconde membrure 3, dite basse, inclinée vers le bas et reliée à la partie antérieure de la membrure haute 2, au niveau de laquelle le cadre déLimite un logement 4 de pivot d'une fourche 5 de fixation et de direction d'une roue avant 6. La membrure basse 3 est reliée, à son extrémité inférieure à une fourche arrière 7 qui est constituée par deux branches divergentes 8 affectant chacune une forme courbe dont la convexité est tournée vers le haut La liaison entre la membrure basse inclinée 3 et La fourche 7 est mise à profit pour assurer le support et le maintien d'une boite de pédalier 9. Le cadre 1 comporte, par ailleurs, une paire de haubans qui sont chargés de relier les parties terminales arrière des branches 8 à l'extrémité arrière de la membrure haute 3 Les haubans 10 sont constitués par des éLéments affectant, dans le plan du cadre, une forme courbe dont la convexité est tournée vers le haut La liaison entre les parties terminales des éLéments de fourche 8 et des haubans 10 est mise à profit pour porter ou délimiter des paliers ouverts 11 qui sont réservés au montage de l'axe de rotation d'une roue arrière 12. Selon une disposition de l'invention, la membrure haute et les haubans 10 sont formés, dans le prolongement, en définissant, dans le plan du cadre, un éLément de cadre continu et courbe qui peut être entretoise par l'intermédiaire d'une membrure transversale 13 interposée en tant que jambe de force entre la boite de pédalier 9 et une partie 14 de raccordement, profilée continue, liant la partie terminale arrière de la membrure haute 3 aux haubans 10. Selon une autre disposition constructive de l'invention, la membrure haute 2 et la membrure basse 3 sont réunies, par leurs extrémités avant, par une partie frontale 15 chargée de porter une boîte de direction 16 qui est adaptée, par une emboîture 17, sur la partie frontale 15 L'emboîture 17, illustrée plus en détail aux fig 2 et 3, fait intervenir les moyens techniques suivants. La partie frontale 15 comporte, sur sa face transversale avant, un demi-noyau d'encastrement 18 s'étendant, de préférence, sur toute la hauteur de la partie frontale 15, selon une direction qui peut être parallèLe à ou légèrement différente de la direction axiale du pivot de fourche 5 Le noyau 18 peut affecter, en section droite transversale, une forme sensiblement semi-cylindrique ou, encore, de préférence, comme illustré par la fig 2, une forme de base 18 a para LLéLéLépipédique prolongée par une partie sommitale 18 b à section trapézoldale. Le demi-noyau d'encastrement 18 est bordé, à sa base, par un épaulement périphérique 19, dit de butée, qui peut être saillant par rapport aux parois latérales de la partie frontale 15 ou, encore et de préférence, correspondre à un dégagement périphérique de délimitation du demi-noyau 18. L'emboîture 17 fait intervenir, sur La boite de direction 16, une embase 20, dite d'assemblage, creuse dont La section ouverte est définie par un bord périphérique 21 L'embase 20 est conjuguée avec Le demi- noyau 18 qu'e L Le est à même de recevoir intégralement par encastrement et emboîtement re Latif jusqu'à L'amenée en butée du bord 21 contre L'épau Lement 19. La fig 2 montre que L'embase 20 est délimitée, intérieurement à La boîte de direction 16, par une paroi 22 destinée à venir coiffer La partie sommita Le avant du demi-noyau 18 La paroi interne 22 constitue un voi Le de raidissement, au même titre qu'une paroi arquée 23 définissant, à L'intérieur de La boîte de direction 16, Le Logement 4, destiné au montage d'une fourrure ou d'une chemise à même de permettre Le montage du pivot de direction de La fourche 5. L'adaptation de La boîte de direction 16 sur La partie fronta Le 15 est assurée par emboîtement re Latif entre Le demi-noyau 18 et L'embase 20, dans Le sens des f Lèches f 1 se Lon La fig 3, avec interposition, sur Les surfaces conjuguées, d'un fi Lm d'un produit adhérant, te L qu'une colle, adapté à La nature des matériaux en présence L'emboîtement s'effectue jusqu'à mise en butée du bord 21 contre L'épau Lement 19, de manière à obtenir une Liaison ferme et résistante dans Les trois dimensions. La fig 3 montre qu'i L est avantageux de faire comporter, sur Les faces Latéra Les du noyau 18, des cavités transversales 25 et, sur Les faces internes de L'embase creuse 20, des noix de b Locage 26 de formes conjuguées L'emboîture réa Lisée est ainsi renforcée mécaniquement, notamment contre Les so L Licitations imposées Lors de L'uti Lisation dans L'un ou L'autre des sens des f Lèches f 2. Par examen de La fig 1, on comprend que La proposition se Lon L'invention permet de réa Liser des boîtes de direction 16 qui possèdent des hauteurs différentes Le choix de ta hauteur de La boîte de direction 16 adaptée permet de re Lever ou rehausser La position de La potence de guidon montée dans Le pivot de La fourche et, en conséquence, de conférer à un cadre de gabarit donné une hauteur ou tai L Le appropriée, te L Le que L'une de ce L Les représentées à La fig 1 par Les références H 1 à H 5. IL doit être mentionné qu'i L est aussi possib Le de modifier L'orientation du p Lan du bord 21 par rapport à L'axe du Logement 4 et de faire varier, à La demande, L'ang Le de chasse a devant être conféré à La fourche 5. Se Lon une autre disposition constructive de L'invention, La partie de raccordement profi Lée continue 14, comprise entre La membrure haute 2 et Les haubans 10, est mise à profit pour assurer Le positionnement d'une boîte de se L Le 30 adaptée, par un enfourchement 31 dont Les détai Ls constructifs apparaissent aux fig 4 et 5 La boîte de se L Le 30 est destinée à assurer Le positionnement correct du tube de se L Le. L'enfourchement 31 comprend, sur La partie de raccordement 14 et à partir de son bord convexe supérieur, une découpe en creux 32 ménagée dans L'épaisseur de La partie 14 sur une profondeur sensiblement constante La découpe 32 est exécutée pour comporter deux rebords transversaux 33 re Liés par deux rebords Longitudinaux 34 qui suivent Le profi L général de La partie 14 en s'établissant, sensiblement, à mi- hauteur La découpe en creux 32 est exécutée pour faire apparaître un demi-noyau d'encastrement 35 s'étendant continuement ou non sur toute La Longueur de La découpe et présentant, de préférence mais non exclusivement, une section droite transversale semi-cy Lindrique. La boîte de se L Le 30 comporte un fût 36 délimitant, dans sa partie supérieure, un Logement 37 débouchant réservé au montage, par tout moyen approprié, d'un tube de se L Le proprement dit Le fût 36 est pro Longé vers Le bas par une embase d'assemblage 38 creuse, ouverte et a L Longée, comportant deux parties terminales 39 et 40, respectivement avant et arrière Les parties terminales 39 et 40 se caractérisent par une épaisseur correspondant à La profondeur de La découpe 32 et par une forme conjuguée à ce L Le de La découpe 32 et du demi-noyau 35 qui est donnée, à titre d'exemple selon la fig 5, comme intéressant seulement la partie 14, sans extension sur les haubans 10 Dans cet exemple donc, les parties terminales apparaissent, de forme sensiblement semi-cylindrique tubulaire, ouvertes à l'opposé du fût 36 Les parties terminales 39 et 40 sont reliées entre elles par des flancs d'emboîtement 41 faisant partie de l'embase 38. Dans une forme de réalisation illustrée, la longueur de l'embase 38 correspond à la longueur de la découpe 32 et la section des parties terminales 39 et 40 est choisie en relation avec la hauteur de découpe à partir du bord convexe supérieur de la partie de raccordement 14. L'adaptation de la boîte de selle 30 s'effectue en déposant, sur les surfaces conjuguées de l'enfourchement 31, un film ou un revêtement, tel qu'une colle, assurant La liaison interfacielle entre, d'une part, le noyau 35 et les rebords 33 et 34 et, d'autre part, les parties terminales 39, 40 et les flancs d'emboîtement 41. Dans cette position, telle qu'illustrée par la fig 4, la boîte de se L Le 30 est adaptée à cheval sur la partie de raccordement 14 en étant immobilisée efficacement dans les trois directions Dans cette position, l'axe x-x' du tube de selle passe, de préférence, par l'axe transversal de la boîte de pédalier 9. La boîte de selle 30, tout comme la boîte de direction 16, peut être réalisée avec des hauteurs de fût 36 différentes En choisissant une boîte de selle 30 appropriée, il devient donc possible de conférer, à un cadre 1 de gabarit donné, une hauteur ou taille adaptée et, par exemple, choisie parmi l'une de celles référencées H 1 à H 5 à la fig 1. En jouant convenablement sur le choix des boîtes 16 et 30, il est ainsi possible de conférer une taille quelconque à un cadre donné Dans un tel cas, il convient de sélectionner des boîtes 16 et 30 coordonnées pour définir l'un des niveaux de cadre H 1 à H 5 par exemple Il est, toutefois, aussi possible de choisir des boites 16 et 30 décoordonnées, s'il est souhaité conférer à l'utilisateur un aplomb ou une position plongeante ou rétrobasculée Toutes les combinaisons sont ainsi possibles pour s'accorder à une grille de tailles constituant des standards, ou à une géométrie de cadre personnalisée pour correspondre exactement à la taille des segments corporels dans une posture déterminée d'un cycliste particulier. Cette adaptation facile aux caractéristiques morphologiques ou aux exigences de posture de l'utilisateur peut être assurée en mettant en oeuvre un cadre de gabarit donné et des boîtes 16 et 30 convenablement choisies L'expérience permet de dire que la couverture de toutes les tailles de cadre susceptibles d'être exigées est assurée à partir d'une gamme de deux cadres de base qui peuvent donc faire l'objet d'une fabrication industrialisée à un prix de revient intéressant. La fig 6 montre une variante de réalisation dans laquelle il est prévu de conférer, à la partie 14, un bord supérieur défini par un rayon de courbure circulaire, par exemple centré sur le centre C Il est, également, prévu de conférer la même forme conjuguée à l'embase 38, de manière qu'il soit possible de déplacer la boîte de selle 30 dans le sens de la flèche f 4 ou dans le sens de la flèche f 5, à partir d'une position neutre centrale, telle que celle définie par la bissectrice B de la découpe 32. Il est également prévu, selon une disposition de l'invention, de munir l'embase 38 de parties terminales 39 et 40 définissant une longueur hors tout supérieure à la découpe 32 Les parties terminales 39 et 40 sont sécables ou à même d'être réduites en longueur, de telle manière qu'il devient possible d'adapter la longueur de l'embase 38 exactement à celle de la découpe 32, en choisissant, supplémentairement, de privilégier la découpe de l'une ou l'autre des parties terminales 39 et 40 pour rapprocher ou éloigner le fût 30 par rapport à l'axe d'aplomb A passant par la boîte de pédalier 9. De cette manière, il devient possible, et de façon pratique et rapide, de modifier le recul de la boîte de selle par rapport au pivot de fourche avant 5 et, aussi, en jouant par exemple sur La potence de projection du guidon, de conférer à l'utilisateur une position ou plus avancée ou plus recu Lée par rapport à L'axe A. La fig 7 montre une variante de réalisation de la boîte de selle 30 spécialement adaptée pour correspondre à une découpe 32 s'étendant en partie sur Les haubans 10 Dans un tel cas, la partie terminale 40 a présente une forme de pa Lme à deux bords Latéraux, recourbés vers le bas, s'inscrivant dans Le profil des flancs 41. La partie terminale 40 a comporte alors, avantageusement, une plage 43 pourvue de moyens 44 pour le montage d'un frein de roue arrière Les moyens 44 peuvent consister en un bossage 45 et en un trou 46. On conçoit que, si les différentes possibilités ci-dessus sont obtenues dès lors que le cadre est construit selon les caractéristiques de l'invention, en faisant intervenir deux boites 16 et 30 adaptées comme dit ci-desssus, elles sont acquises plus simplement, plus rapidement et à moindre coût, lorsque le cadre 1 et les boites 16 et 30 sont réalisés en matériaux composites. L'invention trouve une application préférée, mais non limitative, à la fabrication de cadres de cycles sur mesure pour la pratique de sports de compétition. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS: 1 Cadre de cycle, du type comprenant une membrure haute, ( 2), une membrure basse inclinée ( 3) délimitant, avec la membrure haute, un logement 4 de pivot de fourche avant, des haubans ( 10) reliés à la membrure haute, à proximité d'un logement de tube de selle et une fourche arrière ( 7) reliée à la membrure basse par une boîte de pédalier ( 9) et aux haubans par des paliers ( 11) de montage de l'axe d'une roue arrière, caractérisé en ce que: la membrure haute ( 2) est liée, d'une part, à la membrure basse par une partie frontale ( 15) et, d'autre part, aux haubans par une partie ( 14) de raccordement profi Lée continue, le logement ( 4) de pivot de fourche avant est formé par une boîte ( 16), dite de direction, adaptée par une emboîture ( 17) sur la partie frontale, et le logement de tube de selle est déLimité par une boîte ( 30), dite de selle, adaptée, par un enfourchement ( 31), sur la partie de raccordement profi Lée continue. 2 Cadre de cycle selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est réalisé de manière que, dans son plan: la membrure haute ( 2) et les haubans ( 10), formés dans le prolongement, définissent un éLément de cadre continu et courbe, dont la convexité est tournée vers le haut, la membrure basse ( 3), de direction inclinée vers le bas, forme un éLément de cadre courbe dont la convexité est tournée vers la membrure haute et vers les haubans, et la fourche arrière ( 7) forme deux éLéments de cadre ( 8) divergent, courbes, dont les convexités sont tournées vers les haubans. 3 Cadre de cycle selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie ( 14) de raccordement profilée continue est définie, dans le plan du cadre, par un rayon de courbe circulaire au moins pour le bord supérieur. 4 Cadre de cycle selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est réalisé en métal. Cadre de cycle selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est réalisé en matériaux composites. 6 Cadre de cycle selon l'une des revendications 1 à 5, -caractérisé en ce que les boîtes de direction ( 16) et de selle ( 30) sont adaptées, respectivement, par une emboîture et par un enfourchement collés. 7 Cadre de cycle selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'emboîture ( 17), entre la partie frontale ( 15) et la boîte de direction ( 16), comprend: sur la partie frontale, un demi-noyau d'encastrement ( 18) bordé par un épaulement périphérique de butée ( 19), et sur la boîte, une embase d'assemblage creuse ( 20), ouverte, de forme conjuguée au demi-noyau et dont le bord périphérique ( 21) délimitant l'ouverture est destiné à coopérer avec l'épaulement. 8 Cadre de cycle selon la revendication 7, caractérisé en ce que le demi-noyau ( 18) s'étend sur toute la hauteur de la partie de raccordement et présente, latéralement, au moins deux cavités ouvertes ( 25) pour l'emboîtement de deux noix de blocage ( 26), de forme complémentaire aux cavités et présentées par les surfaces internes de parois latérales correspondantes de l'embase. 9 Cadre de cycle selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'enfourchement ( 31), entre la partie de raccordement ( 14) et la boîte de selle ( 30), comprend: sur la partie de raccordement ( 14) et à partir de son bord supérieur, une découpe en creux ( 32) sensiblement d'épaiseur constante, délimitant un demi-noyau ( 35) d'encastrement bordé par deux rebords transversaux ( 33) et par deux rebords latéraux ( 34), et sur la boîte de selle ( 30), une embase creuse ( 38), ouverte, allongée, comportant deux parties terminales ( 39, 40) raccordées par des flancs d'emboîtement ( 41) et destinés à être disposés dans la découpe pour coopérer en partie avec le demi-noyau et avec les rebords. Cadre de cycle selon la revendication 9, caractérisé en ce que les parties terminales ( 39 et 40) possèdent des longueurs de projection différentes de part et d'autre de l'axe d'un logement ( 37) de tube de selle que déLimite la boîte. 11 Cadre de cycle selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que la boîte de selle ( 30) comporte une partie terminale ( 40 a) en forme de palme destinée à enfourcher la naissance des haubans ( 10). 12 Cadre de cycle selon la revendication 11, caractérisé en ce que la partie terminale ( 40 a) comporte une plage ( 43) pourvue de moyens ( 44) de montage d'un frein de roue arrière.