Brevet FR2702730A1 — publié le 19940923

CADRE DE CYCLE La présente invention est relative aux cadres de cycle, plus particulièrement de bicyclette et de vélocipède considéré par opposition aux motocyclette ou engin analogue motorisé. il peut être considéré que les cadres de cycle du domaine de l'invention peuvent être rangés en deux familles selon le mode de réalisation qui est retenu. La première famille concerne les cadres constitués par l'assemblage d'éléments séparés et la seconde famille les cadres réalisés de façon monobloc généralement par moulage. La construction d'un cadre de cycle doit prendre en considération trois constantes constructives qui peuvent être considérées comme incontournables. I1 s'agit de la longueur de la fourche arrière, dépendant du rayon de la roue, de l'angle formé entre la fourche arrière et la lignejoignant la boîte de pédalier au tube de selle et de l'angle de fourche avant par rapport au plan horizontal. Si ces trois caractéristiques constructives sont constantes, on conçoit que la hauteur de cadre, c'est-à-dire la mesure entre la boîte de pédalier et la membrure supérieure, ainsi que la longueur ou projection, c'est-à-dire la mesure entre le tube de selle et le pivot de direction, sont des valeurs essentiellement variables si la taille du cadre doit être adaptée le mieux possible aux caractéristiques morphologiques du cycliste. Ce n'est, en effet, qu'à cette condition que la pratique du cyclisme peut se développer dans les meilleures conditions et que les performances physiques atteintes peuvent être optimales. Le respect de ces conditions constructives faisant intervenir des conditions constantes et des conditions variables ne pose pas, à proprement parler, de problème pour ce qui concerne la première famille de cadres. I1 suffit, en effet, de disposer d'élements de cadre coupés aux longueurs souhaitées pour obtenir par assemblage un cadre répondant aux caractéristiques recherchées. Une telle première famille fait, la plupart du temps, intervenir des éléments de cadre à base de tubes métalliques, voire de tubes en matériaux dit synthétiques ou plastiques tels que ceux réalisés en fibre de verre ou en fibre de carbone. Par contre, pour ce qui concerne la seconde famille correspondant au cadre obtenu par moulage, le respect des conditions constantes et des conditions variables de construction conduit, inéluctablement, à disposer d'autant de moules qu'il peut exister de cadres différents, s'il est souhaité donner satisfaction à toutes les demandes. On conçoit qu'une telle exigence est difficilement compatible avec un niveau de prix de revient acceptable. C'est la raison pour laquelle les cadres moulés sont généralement réalisés à l'unité et réservés à une pratique sportive de haut niveau. Une telle limite de réalisation n'est pas compatible avec les nouvelles techniques de fabrication qui permettent de réaliser, par moulage, un cadre en matériau composite, léger et particulièrement résistant, à même de fournir des performances largement supérieures à celles qui peuvent être atteintes par un même cycliste avec un cadre traditionnel. Par cadre en matériau composite, il convient de retenir essentiellement ceux comportant une paroi en tissu synthétique drapé et polymérisé entourant une âme en mousse de résine de synthèse et, plus particulièrement, en mousse dite de structure en raison de sa densité et de ses caractéristiques mécaniques. Par résine de synthèse, il peut être indiqué à titre d'exemple le polyuréthane. L'objet de l'invention est de proposer un nouveau cadre de cycle et une nouvelle conception de sa réalisation qui permettent de garder les avantages principaux des cadres moulés en matériau composite, tout en préservant les possibilités offertes par les cadres de première famille, de rendre possible une construction personnalisée du cadre en fonction des caractéristiques morphologiques du cycliste. En d'autres termes, l'objet de l'invention est de proposer des moyens constructifs qui permettent de réaliser des cadres individualisés, comme dans la méthode constructive à base d'éléments séparés, tout en mettant en oeuvre, pour les éléments essentiels de structure, la méthode constructive à base de matériau composite moulé. Pour atteindre l'objectif ci-dessus, le cadre de cycle est caractérisé en ce qu ' il comprend: - une poutre haute comportant une partie terminale antérieure rectiligne et de section constante et une partie postérieure d'assemblage formant boîte de tube de selle, - une poutre basse monolithique formant:: une fourche arrière pourvue de parties terminales définissant des paliers de montage d'un axe de roue arrière et, une membrure inclinée s'élevant à partir de la fourche et comportant une partie terminale antérieure rectiligne et de section constante, - deux noix d'assemblage entre les parties terminales antérieures des poutres et une boîte de pivot de direction apte à recevoir une fourche avant, - deux haubans joignant la boîte de tube de selle aux parties terminales de la fourche arrière, - une boîte de pédalier adaptée dans la poutre basse et une membrure-entretoise montée entre la boîte de tube de selle et la boîte de pédalier. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessus 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 schématique d'un cadre de cycle conforme à l'invention. La fig.2 est une perspective éclatée des éléments constitutifs du cadre dans une première forme de réalisation. La fig. 3 est une perspective montrant l'assemblage des éléments constitutifs selon la fig. 2. Les fig. 4 et 5 sont des élévations, partie en coupe, montrant, de façon partielle, les moyens d'assemblage de certains des éléments du cadre. La fig. 6 est une perspective partielle, en partie arrachée, montrant un autre moyen d'assemblage du cadre. Les fig. 7, 8 et 9 sont des coupes-élévations partielles montrant des variantes de l'exemple selon la fig. 6. La fig. 10 est une coupe-élévation partielle montrant, à échelle différente, un autre moyen d'assemblage du cadre. La fig. 11 est une élévation latérale schématique illustrant une variante de réalisation du cadre selon l'invention. Les fig. 1 à 3 montrent un premier exemple de réalisation du cadre de cycle selon l'invention, un tel cadre étant constitué par l'assemblage d'éléments unitaires pour former un ensemble résistant se développant dans un plan et apte à permettre, d'une part, le montage d'une roue avant 1 et d'une roue arrière 2 et, d'autre part, le support d'un cycliste à même de provoquer, par un système de pédalier 3, l'entraînement de la roue 2 par une transmission appropriée non représentée. Le cadre, selon l'invention, comprend une poutre haute 5 qui est réalisée par moulage en matériau composite. Par matériau composite, il convient de retenir, par exemple, comme cela est connu, une peau périphérique en tissu drapé préimprégné et polymérisé entourant une âme en une matière alvéolée dite de structure et de synthèse telle qu'en résine polyuréthane. Une poutre 5 du type ci-dessus peut être réalisée par moulage au moyen de techniques connues qui ne font pas à proprement parler partie de l'invention. La poutre haute 5 est construite et réalisée pour comporter une partie terminale antérieure 6 possédant une longueur L ayant des caractéristiques dimentionnelles constantes en section droite transversale et une extension rectiligne ou linéaire régulière. La poutre haute 5 est aussi réalisée pour comporter une partie terminale postérieure d'assemblage 7 destinée à permettre l'adaptation d'un tube de selle 8 par des moyens décrits dans ce qui suit. Dans la forme de réalisation selon la fig. 1, la poutre haute 5 est uniquement constitutive de la membrure haute du cadre qui comprend, par ailleurs, selon l'invention, une poutre basse 10 qui est réalisée selon la même méthode que la poutre haute 5, c'est-à-dire par moulage en matériau composite. La poutre basse monolithique comprend une fourche arrière 11 pourvue de parties terminales 12 définissant des paliers 13 de montage de l'axe de la roue arrière 2. La poutre basse 10 comprend, également, à partir de l'enfourchement 14 de la fourche arrière 11, une membrure inclinée 15 s'élevant à l'opposé de la fourche.La membrure 15 comporte une partie terminale 16 qui présente la même caractéristique que la partie terminale 6, c'est-à-dire une longueur l le long de laquelle la partie terminale 16 possède une section droite transversale constante et une direction linéaire ou rectiligne matérialisée par la ligne x-xX à la fig.1. La ligne x-x' fait avec la ligne fictive Y-Y', passant par le palier 13 et l'enfourchement 14, un angle constant oc. Les éléments de cadre 5 et 10 décrits ci-dessus sont assemblés entre eux par une boîte 20 dite de pivot de direction et par des haubans 21 arrière. La boîte 20, qui est apte à recevoir une fourche avant 22 de montage de la roue 1, comprend un ou des segments de tube 23 solidarisés, notamment par collage, à deux noix d'assemblage 24 et 25 réalisées, de préférence mais non exclusivement, en métal. Les noix 24 et 25 comportent chacune à cette fin une bague 26 et 27 susceptible d'être enfilée sur le segment de tube 23 pour y être liée, de préférence, par collage. Le tube 23 peut être constitué par une pièce métallique ou encore par un segment de tube en matériau composite. Les noix 24 et 25 sont chacune pourvues, à partir de la bague 26 ou 27, d'un manchon 28 ou 29 réservé à l'emboîtement et à la liaison, notamment par collage, avec respectivement la partie terminale antérieure 6 de la poutre haute 5 et la partie terminale antérieure 16 de la membrure 15 de la poutre basse 10. n peut être envisagé de conférer au manchon 28 et 29 des conformations internes polygonales qui seraient complémentaires et conjuguées à d'autres conformations présentées par les parties 6 et 16. Comme cela apparaît à la fig. 4, le segment tubulaire 23 est associé à des roulements, cuvettes ou coupelles 30 permettant de centrer et d'immobiliser axialement, par des moyens connus de la technique, une colonne 31 de la fourche 22. La colonne 31 est aussi rendue apte par des moyens connus à l'emboîtement de la potence 32 d'un guidon de direction, de tout type approprié. La liaison des poutres 5 et 10 est assurée, comme dit précédemment, de façon complémentaire par les haubans 21 qui, dans la forme de réalisation retenue selon la fig. 5, sont constitués par des éléments indépendants assemblés, par des moyens démontables 35 et 36, respectivement aux parties terminales 12 des fourches Il et à la partie postérieure d'assemblage 7 de la poutre haute 5. Ces moyens d'assemblage 35 et 36 peuvent être de toute nature convenable et, notamment, constitués par des axes, des broches, des fiches ou des chevilles traversant des logements complémentaires des parties 12 et 7 qui à, cet effet, peuvent former des moyens rapportés ou solidaires tels que des pattes 37 fig. 5 et un noyau 38 fig. 2. Les pattes 37 peuvent aussi être prévues à emboîtement, notamment lorsque les parties arrières 12 sont constituées, partiellement au moins, par des plaquettes 39 rapportées définissant par leur conformation les paliers 13. Les poutres haute et basse sont, par ailleurs, liées entre elles par une membrure-entretoise 40 destinée à joindre la partie terminale postérieure 7 à l'enfourchement 14 qui comporte, comme cela est illustré par la fig. 6, une boîte de pédalier 41 adaptée dans l'enfourchement 14. La boîte de pédalier 41 comprend un palier 42 apte à recevoir, par l'intermédiaire de roulements ou analogues, l'axe d'un pédalier équipé d'un ou plusieurs plateaux et pourvu des pédales montées en opposition. Le palier 42 est, par exemple, pourvu d'un manchon tubulaire 43 qui s'élève selon une direction sensiblement bissectrice entre la fourche 11 et la direction de la membrure 15, de toute façon respectant, généralement, la valeur constante de l'angle que fait cette direction avec celle de la fourche arrière.Le manchon 13 peut être lisse ou, de préférence, fileté pour permettre le montage et la liaison, par collage supplémentairement, de la partie correspondante d'une colonne 44 en tout matériau approprié, destinée à former la membrure-entretoise 40. Généralement, la colonne 44 est du type tubulaire métallique mais, dans certaines applications, une construction tubulaire en un matériau composite ou de synthèse peut aussi être envisagée. Les fig. 7, 8 et 9 font apparaître différentes possibilités d'adaptation de la boîte de pédalier 41 dans l'enfourchement 14, ainsi que la liaison et le montage de la partie terminale basse correspondante de la colonne 44. Dans tous les cas, il peut être envisagé de compléter l'assemblage de la colonne 44 sur le manchon 43 par l'interposition d'une pièce ou par le dépôt d'une garniture d'étanchéité, destinée à obturer au moins partiellement les intertistices ou les intervalles 45 subsistant, principalement, entre la boîte de pédalier 41 et/ou la colonne 44, d'une part, et l'enfourchement 14 et la base de la membrure inclinée 15, d'autre part. La colonne 44 est, par ailleurs, engagée à coulissement dur à l'intérieur d'un puits 50 qui est ménagé, selon la direction correspondante de façon traversante, dans la partie terminale postérieure d'assemblage 7 de la poutre haute 5. Le puits 50 peut, le cas échéant, être garni d'un coussinet inséré ou insérable dans la partie postérieure 7 qui forme, à cet égard, une masse 51 apte à constituer une boîte de tube de selle. La partie terminale haute de la colonne 44 est, par ailleurs, liée notamment, par vissage et par collage, avec un boîtier tubulaire 52 qui est adapté et lié par collage à l'intérieur d'un Iogement 53 ménagé dans la boîte 51 coaxialement au puits 50, de manière à déboucher sur un plan d'appui 54 présenté par la surface supérieure de la boîte 51.Le boîtier 52 est pourvu d'une collerette supérieure 55 qui est destinée à prendre appui avec ou sans interposition d'un joint d'étanchéité sur le plan 54. Le boîtier 52 est pourvu de moyens de coulissement et d'immobilisation aptes à coopérer avec le tube de selle 8. Ces moyens, désignés dans leur ensemble par la référence 56, peuvent consister en une ou plusieurs vis ou encore par des moyens de serrage du boîtier 52, de tels moyens étant accessibles à partir de la face postérieure de la boîte 51. Par les moyens ci-dessus décrits, il devient possible de fabriquer, par moulage en matériau composite, les deux éléments principaux constitutifs du cadre qui sont les poutres haute 5 et basse 10. En fonction des caractéristiques morphologiques du cycliste, il est possible d'ajuster la hauteur du cadre devant être obtenu en définissant la longueur de la colonne 44 et la hauteur du segment tubulaire 23. n est également possible de définir la longueur du cadre en tronçonnant les parties terminales 6 et 16, de manière qu'après emboîtement dans les manchons 24 et 25, la distance D entre l'axe de la colonne 40 et l'axe du segment 23 corresponde à la mesure de projection devant être respectée. Il suffit ensuite de choisir la longueur des haubans 21 pour que l'assemblage permette d'obtenir un cadre, tel que celui illustré en traits continus à la fig. 1, ou l'un quelconque de cadres intermédiaires entre celui-ci et celui montré en traits mixtes à la même figure sous la référence 5a La fig. 1 fait ainsi apparaître qu'en jouant sélectivement sur la longueur de la colonne 40, la longueur des haubans 21, la longueur du segment 23 et la longueur des parties terminales 6 et 16, il devient possible de répondre positivement à toutes les exigences constructives personnalisées en ne faisant intervenir, à partir d'éléments principaux moulés en matériau composite, que des opérations de tronçonnage et d'adaptation-collage qui peuvent être exécutées de manière rapide, simple et surtout fiable. Les moyens, selon l'invention, permettent d'obtenir de tels résultats tout en préservant les conditions constantes et incontournables de construction d'un cadre, c'est-à-dire la longueur de la fourche arrière en fonction du rayon de la roue, l'angle entre la fourche arrière et la colonne 40, lequel est défini par construction de la membrure-entretoise et l'angle de fourche avant qui est défini par construction par les noix d'assemblage 24 et 25. Il suffit, en quelque sorte, pour obtenir un cadre adapté selon l'invention, de disposer, d'une part, de quatre pièces identiques dans tous les cas, qui sont la boîte de pédalier 41, les noix 24 et 25 et le boîtier 52 et, d'autre part, d'éléments de cadre préfabriqués, tels que 5, 10, 21 et 40, qui sont ensuite coupés à longueur convenable pour que leur assemblage respecte les conditions de hauteur et de longueur souhaitées, tout en faisant intervenir des membrures réalisées en matériau composite moulé, c'est-à-dire bénéficiant d'une grande légèreté, d'une grande résistance mécanique, notamment à la torsion, et d'une grande résistance à l'altérabilité. Il doit être considéré qu'il est possible de mettre en oeuvre une boîte de pédalier 41 dépourvue du manchon fileté 43 et que cette boîte peut être adaptée et non insérée lors de la fabrication de la membrure basse 10. De même, il peut être envisagé de solidariser la boîte 41 à la base de la membrure-entretoise 40 et de réaliser cette boîte pour qu'elle coopère avec une fourrure constituant le palier de l'axe de pédalier. La fig. il montre un autre exemple de réalisation dans lequel les haubans 21 de liaison entre la poutre haute 5 et la poutre basse 10, sont formés par des prolongements 60 de la poutre haute 5 à partir d'un enfourchement lié à la boîte 51. Dans un tel cas, les parties terminales 61 des haubans 60 sont également tronçonnables pour adapter leur longueur en fonction, notamment, de celle de la colonne 44. L'assemblage avec les parties terminales 12 peut alors être assuré par emboîtement et collage. 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 constitué par l'assemblage d'éléments de cadre au moyen de noix, caractérisé en ce qu'il comprend: - une poutre haute (5) comportant une partie terminale antérieure (6) rectiligne et de section constante et une partie postérieure d'assemblage (7) formant boîte de tube de selle, - une poutre basse (10) monolithique formant:: une fourche arrière (11) pourvue de parties terminales (12) définissant des paliers (13) de montage d'un axe de roue arrière (2) et, une membrure inclinée (15) s'élevant à partir de la fourche et comportant une partie terminale antérieure (16) rectiligne et de section constante, - deux noix (24, 25) d'assemblage entre les parties terminales antérieures des poutres et une boîte (51) de pivot de direction apte à recevoir une fourche avant (22), - deux haubans (21) joignant la boîte de tube de selle (7) aux parties terminales (12) de la fourche arrière, - une boîte de pédalier (41) adaptée dans la poutre basse et une membrure-entretoise (40) montée entre la boîte de tube de selle et la boîte de pédalier. 2 - Cadre de cycle selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties terminales antérieures (6 et 16) des poutres haute et basse sont tronçonnables et sont emboîtées et collées à l'intérieur de manchons (28, 29) formés par les noix (24, 25) qui sont, par ailleurs, liées entre elles par un segment de tube (23) constituant boite de pivot de direction. 3 - Cadre de cycle selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie terminale antérieure (16) de la poutre basse (10) s'étend selon une direction (x-x') qui fait un angle (Oc) d'inclinaison constante avec une ligne fictive (y-y') passant par les paliers de la fourche arrière et l'axe de la boîte de pédalier. 4 - Cadre de cycle selon la revendication 1, caractérisé en ce que les haubans (21) sont constitués par des éléments indépendants rapportés sur la membrure haute (5) et sur les parties terminales (12) de fourche arrière (11). 5 - Cadre de cycle selon la revendication 1, caractérisé en ce que les haubans (21) sont formés par des parties (60) prolongeant la poutre haute à partir de la boîte de selle (7). 6 - Cadre de cycle selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que: - les poutres haute (5) et basse (10) et le segment de tube (23) sont en matériau composite. - les noix (24, 25), la membrure-entretoise (40) et la boîte de pédalier (41) sont en métal. 7 - Cadre de cycle selon l'une des revendications 1, 3 ou 6, caractérisé en ce que la boîte de pédalier (41) est placée dans un enfourchement (14) entre la fourche arrière (11) et la membrure inclinée (15) et se trouve liée à la base de la membrure-entretoise (40). 8 - Cadre de cycle selon l'une des revendications 1, 3, 6 ou 7, caractérisé en ce que la membrure-entretoise (40) est constituée par une colonne (44) inserée à glissement dur dans un puits (50) traversant une boîte de tube de selle (51) de la poutre haute (5) sur laquelle elle est maintenue par une tête (52) d'assemblage et d'appui comportant des moyens (56) de coulissement et d'immobilisation d'un tube de selle (8). 9 - Cadre de cycle selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tête d'assemblage comprend un boîtier tubulaire (52) centré dans un logement (53) coaxial au puits et possédant une collerette supérieure (55) solidaire du boîtier tubulaire et assumant une fonction de fermeture étanche du puits et d'appui sur la tête (7), ledit boîtier assurant le centrage et le maintien de la membrure (40) dans le boîtier (51). 10 - Cadre de cycle selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la tête d'assemblage (52) comporte des moyens d'immobilisation (56) constitués par des organes de réglage de la section de passage de la membrure-entretoise, lesdits organes étant accessibles à partir de la face postérieure de la boîte de tube de selle.