Brevet FR2685900A1 — publié le 19930709

SUSPENSION ARRIERE POUR LES CYCLES La présente invention concerne une suspension pour les roues arrières de cycles. Les suspensions qui équipent actuellenent les cycles assurent en général de facon à peu prés satisfaisante l'absorption des chocs ou irrégularités de la route mais elles apportent par ailleurs de nombreux inconvénients: * L'articulation de la partie mobile du cadre est fréquenilent non coaxiale avec le pédalier,elle est souvent trop éloignée de celui-ci et n'apporte pas un maintien radial et axial suffisant. * Le dispositif mobile fait appel à de trop nombreuses articulations,pivots ou axes qui iultiplient les jeux de fonctionnelent. * Le guidage de la partie mobile du cadre est trés mal assuré,cette fonction étant souvent remplie par l'élément élastique de la suspension qui amène des jeux nuisibles à la rigidité ,ou par un dispositif coulissant rectiligne qui induit des contraintes anomales dans les structures. Ces solutions techniques ne permettent pas d'obtenir tous les avantages souhaités car elles portent atteinte par ailleurs aux qualités de rigidité,de nervosité et de solidité du cadre ainsi qu'à la précision du guidage de la roue,au rendement,à la tenue de route et par voie de conséquence à la sécurité. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients.L'invention telle qu'elle est décrite ciaprés,résoud le problème consistant à suspendre le cycle à l'aide de structures mobiles articulées tout en conservant à ces structures,malgré leur mobilité relative,la rigidité,la nervosité et la précision de guidage de la roue arrière d'un cadre non suspendu,l'association de toutes les qualités cidessus,jointes au confort,étant seule capable d'améliorer la tenue de route et le rendement,donc les performances et la sécurité. La suspension selon l'invention comprend une articulation inférieure concentrique à la boite de pédalier dont les deux flans mobiles de grand diamètre sont solidaires du triangle arrière du cycle,ainsi qu'un double guidage supérieur constitué de deux tiges en arc de cercle de xême rayon et dont le centre de pivotement est l'axe de l'articulation inférieure,qui coulissent de part et d'autre du tube de supportage de la selle dans des doubles paliers solidaires du dit tube,l'une des extrémités des deux tiges comportant une butée de débattexent,l'autre extrémité étant fixée à la partie supérieure du triangle arrière,un élément élastique amortisseur venant s'interposer entre la structure mobile supportant la roue et le cadre principal fixe. Les avantages obtenus grace à cette invention consistent en ceci: t Un guidage optimum de l'articulation inférieure grace aux deux flans mobiles de grand diamètre qui assurent les qualités d'anti-vrillage recherchées par leur grande résistance aux efforts radiaux mais surtout aux fortes sollicitations axiales qui sont absorbées par les 4 faces d'appui faisant travailler simultanément les 2 cotés de la structure mobile. * Une excellante rigidité grace au double guidage en arc de cercle de chaque hauban qui réalise,malgré les mouveuents,un véritable encastrement coulissant de la partie supérieure du triangle arrière s'opposant à toute déformation. * La simplicité de montage et l'absence de jeux parasites grace à un élément amortisseur indépendant des structures spécifiques à la suspension,donc hors chaine cinématique des mouvements entre ces structures et évitant ainsi tout jeu supplémentaire.Cet élément est par ailleurs interchangeable trés rapidement par un amortisseur de type différent. * Une parfaite coordination de tous les mouvements grace à l'utilisation d'un centre unique pour la propulsion,l'articulation inférieure et le double guidage en arc de cercle,supprimant ainsi toutes les réactions parasites pouvant ètre induites par des pivots ou axes multiples. L'invention est exposée ci-aprés plus en détails à 1' aide de dessins représentant seulement une manière de l'exécuter. La figure 1 représente sous forme de tracé d'épure la vue d'ensemble de la suspension comprenant: * L'articulation inférieure 1 de centre O ,contenant concentriquement la boite de pédalier 2 .La partie fixe de l'articulation 1 comporte en plus de la boite de pédalier 2, les attentes de fixation pour le tube diagonal 6 et le tube de selle 7. La partie mobile de l'articulation 1 est assemblée rigidement sur les bases 3 en tubes qui forment avec les haubans 4 et le renfort 5 également tubulaires,ce qu'il est convenu d'appeler le triangle arrière indéformable. * Le double guidage en arc de cercle 8 à la partie supérieure constitué d'une partie fixe portant les paliers et assemblée au tube de selle 7 et d'une partie mobile 9 cintrée en arc de cercle de rayon R et de centre O ,prolongeant les haubans 4 et coulissant dans les paliers de la partie fixe lors des mouvements de la suspension. * L'élément amortisseur 10 ,indépendant des structures ,interposé entre la partie mobile 9 et le tube horizontal 7 bis du cadre fixe. La figure 2 représente la coupe AA vue de dessus de l'articulation inférieure 1 comportant: *Le boitier-carter 11 qui recoit en son centre O la boite de pédalier 2 et,orientés convenablement sur sa périphérie ,les attentes de fixation 16 pour le tube de selle 7 et le tube diagonal 6 ainsi que les nervures 19.Les pieces fixes 11,2,16 et 19 constituant l'ensemble du boitier-carter,en acier, aluminium ou titane par exemple,seront assemblées entre elles par soudage,brasage ou tout autre procédé. * La boite de pédalier 2 recevra les roulements 21, les cuvettes 22, 23 et le contre-écrou 24 qui supporteront l'équipage mobile axe et manivelles. *Les flans mobiles 12 ,en acier,aluminius ou titane par exemple, guidés radialenent et axialement dans le boitiercarter 11,2, par les bagues et couronnes anti-friction 13, en PTFE de préférence, et dont le jeu de fonctionnement est réglé par vissage des butées 15 ,imrmobilisées par les contre-écrous 14.Ces flans articulés 12 recoivent les bases 3 en acier, aluminium ou titane par exemple, qui seront assemblées par soudage,brasage ou tout autre procédé,le dispositif de liaison démontable 17 venant renforcer l'ensemble. Les figures 3 et 4 représentent vue de face et en coupe vue de dessus l'ensemble du dispositif du double guidage en arc de cercle 8 équipé de l'élément élastique amortisseur l0.Les figures 5 et 6 complètent les figures 3 et 4 du double guidage en arc de cercle 8 qui comprend: * Les 2 tiges d'extension 9 cintrées en arc de cercle de même rayon Rl,dont le centre de pivotement O est l'axe de l'articulation inférieure 1 ,qui coulissent de part et d'autre du support 82 fixé au tube de selle 7,dans les paliers 81 en matériaux anti-friction ou revétus de matériaux antifriction,dont les alésages sont usinés avec un rayon R3 pour absorber un léger défaut de positionnement,réglés par les systèmes 85 ,l'une des extrémités des 2 tiges 9 conportant une butée de débattement démontable 84 munie d'un plot élastique 83 ,l'autre extrémité étant fixée à la partie supérieure des haubans 4. * L'élément amortisseur 10,fixé d'une part au support 94 assemblé au tube horizontal 7 bis et d'autre part à la chappe 95 portée par la butée 84 des tiges 9,constitué de ressorts interchangeables 91 en acier ou de préférence en élastomère,dont la dureté est choisie en fonction des besoins,mais qui peuvent également être précontraints par des rondelles calibrées 97,ou par l'écrou moleté 92 se vissant sur la tige 93 pour parfaire le réglage. Les figures 7 et 8 représentent également le double guidage en arc de cercle 8 en vue de face et en coupe vue de dessus selon une variante de construction dite b wishbone "dont les 2 extensions 9 sont réunies pour ne former qu'une seule tige 9 bis avant son passage dans les paliers 8l.L'ensemble de l'extension,parties 9 + partie 9 bis ,est cintrée en arc de cercle de rayon R1 de centre O,qui est le centre de l'articulation inférieure 1. La partie mono-tubulaire 9 bis de l'extension 9 traversera donc le tube de selle 7 et le support 82 avec un jeu suffisant pour permettre le réglage des paliers 81. Dans la figure 7 l'élément élastique 10 est représenté dans une variante de montage, entre le tube de selle 7 et la partie supérieure des haubans 4 : il conserve ses qualités d'indépendance des structures et d'interchangeabilité,mais il pourrait ètre installé de la facon décrite dans les figures 1 à 6. Selon une autre variante de conception,présentée sur la figure 9,l'élément amortisseur 10 est intégré aux 2 tiges d'extension 9 en emboitant sur celles-ci les ressorts 91 en acier ou de préférence en élastomère,dont le réglage fin peut ètre effectué par les rondelles calibrées 97 ou par l'écrou moleté 92.Cette variante de conception pourrait également s'appliquer au montage du type "Wishbone". L'esprit de l'invention ne changerait pas si, par exemple: * Les parties frottantes des pièces mobiles de la suspension étaient munies de roulements à billes,à galets ou à aiguilles ou de tout autre dispositif visant à réduire les efforts de frottement, les jeux ou l'usure. * Le dessin de certaines pieces était inversé ou certaines fonctions replies par des dispositifs différents conduisant au même résultat. La figure 11 présente une variante de conception de 1' articulation inférieure 1 avec guidage radial périphérique et réglage des jeux axiaux par rondelles de calage pelables 15 bis,le serrage de l'ensemble étant effectué par les cuvettes 22,23 et l'écrou 24. * L'élément élastique 10 était remplacé par un amortisseur hydropneumatique ou à gaz. * Certaines variantes décrites étaient combinées ensembles pour améliorer l'efficacité ou les performances .La figure 10 présente l'association possible de 2 variantes pour améliorer la courbe d'amortissement par la mise en compression retardée d'un second ensemble de ressorts 91 bis.(course C Cette description de la suspension arrière pour cycle correspond à des procédés courants de fabrication mais des variantes de construction plus industrialisées sont exposées ci-aprés. * Selon une variante pour fabrication en grande série,en tous métaux,matériaux plastiques ou composites,la partie fixe du boitier-carter comprenant les pièces 11,2,16 et 19,les parties mobiles 12 et 17 de l'articulation 1 ,le support 82 et les paliers 81 du double guidage 8 peuvent être réalisées par moulage ou par micro fusion en adoptant des formes de pièces et des moyens d'assemblage spécifiques à ces procédés. * Selon une autre variante pour fabrication de qualité très performante, en matériaux composites à matrice organique ou résines thermoplastiques par exempletles parties fixes du boitier-carter comprenant les pièces 11,2,16 et 19,ainsi que les piéces fixes 81 et 82 du double guidage 8, peuvent ètre construites au cours de la même opération de fabrication que le cadre dont elles font intégralement partie et il en est de même pour les parties mobiles 12,17 et 9 qui peuvent ètre construites elles aussi au cours de la même opération de fabrication que le triangle arrière.Toutes les pièces citées ci-dessus peuvent également être introduites sous forme d'inserts métalliques ou en autres matériaux compatibles,pendant la construction des sous-ensembles cadre et triangle arrière. REVENDICATIONS 1 Suspens ion arrière pour les cycles comprenant une structure rigide 3,4,5,9 supportant la roue, mobile autour d'une articulation inférieure 1 concentrique à la boite de pédalier et coulissant en partie supérieure dans un guidage en arc de cercle 8, les mouvements étant amortis par un élément élastique 10, caractérisée en ce que l'articulation inférieure 1 de centre O comporte deux flans mobiles de grand diamètre 12 assemblés aux tubes 3 et guidés radialement et axialement sur les 4 faces d'appui , en ce que le double guidage supérieur en arc de cercle 8 est constitué de deux tiges 9, cintrées en arc de cercle de rayon R1 dont le centre de pivotement O est l'axe de l'articulation inférieure 1, qui coulissent chacune dans les doubles paliers 81, de part et d'autre du support 82 fixé au tube de selle 7, l'une des extrémités des deux tiges 9 comportant une butée 84 avec plot élastique 83, l'autre extrémité comprenant l'entretoise 96, étant fixée rigidement à la partie supérieure des haubans 4,en ce que l'élément amortisseur 10,est indépendant des strutures et qu'il est fixé d'une part au support 94 assemblé au tube horizontal 7bis et d'autre part à la chappe 95 portée par la butée 84 des tiges 9. 2 Suspension arrière pour les cycles selon la revendication 1,caractérisée en ce que les parties frottantes des pièces animées de mouvements relatifs li,2,15 et 12 de l'articulation 1 et 9 et 81 du double guidage 8 sont munies de dispositifs anti-friction 13 ou sont revétues de matériaux anti-friction et que les positionnements de ces pièces sont réglables respectivement par les butées 15 et les systèmes 85. 3 Suspension arrière pour les cycles selon la revendication l ,caractérisée en ce que le double guidage supérieur en arc de cercle 8,selon une variante de construction dite "Wishbone n comporte une réunion des 2 tiges d' extension 9 pour n'en former qu'une seule 9 bis ,l'extension ainsi constituée des tiges 9 assemblées sur la tige 9 bis ,cintrée en arc de cercle de rayon R1 et de centre O qui est également le centre de l'articulation 1, traversera donc le tube de selle 7 et le support 82 avec un jeu suffisant pour permettre le réglage des paliers 81. 4 Suspens ion arrière pour les cycles selon les revendications 1 et 3 ,caractérisée en ce que l'élément élastique 10,constitué de ressorts interchangeables 91 ,pouvant être précontraints par les rondelles de calage 97 ou par l'écrou moleté 92 peut, suivant une variante de montage ,ètre installé entre le tube de selle 7 et l'entretoise 96 des tiges 9 5, Suspension arrière pour les cycles selon les revendications 1 et 4 ,caractérisée en ce que l'élément élastique 10 est intégré dans le double guidage 8 en emboîtant directement les ressorts interchangeables 91 sur les tiges 9 ou la tige 9 bis et qu'il peut ètre précontraint par les rondelles 97 ou par les écrous moletés 92. 6 Suspension arrière pour les cycles selon les revendications 1,3 et 4, caractérisée en ce que l'élément élastique 10 est associé à un second ensemble de ressorts 91 bis, emboîtés sur les tiges 9 et dont la mise en compression est retardée. 7 Suspension arrière pour les cycles selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le boitier-carter de l'articulation 1 constitué des pièces fixes 11,2,16 et 19, ainsi que les pièces mobiles 12 et 17 de cette articulation l,les paliers 81 et les supports 82 du double guidage en arc de cercle 8 sont réalisées par moulage ou par micro-fusion en adoptant des formes de pièces et des moyens d'assemblage spécifiques à ces procédés. 8~ Suspension arrière pour les cycles selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les parties fixes du boitier-carter comprenant les pièces 11,2,16 et 19 ainsi que les parties fixes du double guidage 8 comprenant les pièces 81 et 82,les parties mobiles de l'articulation 1 comprenant les pièces 12,17 et 9,sont réalisées directement en matériaux composites au cours de la noème opération de fabrication que le cadre (piéces 11,2,16,19,81,82 et 94 ) ou le triangle arrière (pièces 12,17,9,9 bis,95 et 96 ). 9 Suspension arrière pour les cycles selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le boitier-carter 11 comprenant la boite de pédalier 2,les paliers 81 du double guidage 8,les parties mobiles de l'articulation 1 comprenant les pièces 12 et 17,les extensions 9 ou 9 bis sont incorporées sous forme d'inserts métalliques ou en autres matériaux compatibles (finis d'usinage ou à reprendre) au cours de la fabrication du cadre ou du triangle arrière en matériaux composites.