Brevet FR2717145A1 — publié le 19950915

La présente invention est relative à un dispositif de liaison entre l'arbre de direction et le guidon d'une bicyclette. Les moyens de commande de la direction d'une bicyclette comprennent habituellement un arbre de direction monté à pivot sur le cadre, et qui est solidaire, à sa partie inférieure, d'une fourche dont les deux bras portent, à leur extrémité opposée, le moyeu de la roue avant. A son extrémité supérieure, l'arbre de direction porte une pièce de liaison, destinée à un réglage de hauteur, coaxiale à l'arbre de direction, qui peut coulisser axialement pour un réglage de la hauteur et être immobilisée par rapport à l'arbre de direction. Cette pièce de liaison porte une pièce transversale, appelée potence. La potence comporte, à son extrémité opposée à la pièce de liaison, une pince dans laquelle peut être immobilisée la partie centrale du guidon. Sur les bicyclettes classiques, seuls les pneumatiques des roues empêchent que des chocs et vibrations provenant des irrégularités du sol soient transmis directement aux poignets du cycliste. Sur les motocyclettes, on prévoit des bras de fourche télescopiques à ressorts et amortisseurs à l'avant et à l'arrière, mais il s'agit de solutions trop lourdes pour être adaptées sur des bicyclettes. On a pensé à introduire un moyen d'amortissement entre la potence et la pièce de liaison. Sur une réalisation qu'on trouve dans le commerce, la potence est reliée à la pièce de liaison par une articulation à axe parallèle à la direction du guidon, portée par la pièce de liaison, et prend appui sur la même pièce de liaison par l'intermédiaire d'un bloc de matière élastomère, écarté de l'articulation, et placé généralement au-dessous d'elle. Une montée brusque de la pièce de liaison, provoquée par un passage de la roue avant sur une saillie du sol, est transmise en partie au guidon, et donc aux mains du pilote, et, pour le reste, écrase le bloc de matière élastomère. Si on désire faire varier la rigidité de la transmission, on peut changer de bloc de matière élastomère. Cette solution présente l'inconvénient de ne permettre une adaptation aux conditions de sol que si le pilote dispose d'un jeu de blocs de matière élastomère de duretés différentes. On trouve aussi une variante de la réalisation qu'on vient de décrire, et dans laquelle la potence est un ensemble articulé grâce à une deuxième articulation, parallèle à la première et plus proche de la pièce qui porte le guidon. Le bloc de matière élastomère est remplacé par un ressort de force réglable articulé sur la potence et sur la pièce de liaison. Cette solution est plus coûteuse que la précédente, car elle comporte quatre articulations au lieu d'une. En outre, la deuxième articulation a pour effet d'augmenter l'importance des flexions du poignet du pilote, ce qui n'est pas souhaité. Le bloc d'élastomère interchangeable est remplacé par un ressort de compression associé à une vis de réglage qui exige un outil adapté pour son actionnement. Le problème d'une adaptation rapide à des sols différents n'est donc pas encore résolu de façon tout à fait satisfaisante. On trouve dans le commerce des réalisations encore plus perfectionnées dans lesquelles la réalisation décrite cidessus est complétée par une biellette articulée d'une part sur la pièce de liaison et d'autre part sur la partie de la potence articulée qui porte la pince. Les quatre articulations sont à axe parallèle, et constituent un parallélogramme articulé. Les flexions exagérées du poignet de la disposition précédente sont éliminées, mais c'est au prix d'une plus grande complication. Le problème de l'adaptation à des sols différents n'est pas mieux résolu. On connaît encore des systèmes dans lesquels la potence est constituée de deux éléments pouvant coulisser l'un dans l'autre, un élément étant solidaire de la pièce de liaison et l'autre du guidon. Des ressorts, ou des manchons de matière élastomère, limitent les déplacements relatifs des deux éléments. Ces systèmes permettent parfois un réglage facile de l'effet du ressort ou de la matière élastomère, mais comme tout système télescopique opérant dans un environnement difficile, ils sont sujets à des défaillances. En outre, le réglage de la force du ressort ou de la dureté de la matière élastomère a pour conséquence un changement de la position du guidon, qui peut n'être plus adapté à la morphologie du cycliste. La présente invention a donc pour but de fournir des moyens reliant la pièce de liaison au guidon, qui soient simples et robustes, mais faciles à régler et assurent un filtrage efficace des chocs et vibrations entre la fourche et le guidon. Pour obtenir ce résultat, l'invention fournit un dispositif de liaison entre l'arbre de direction et le guidon d'une bicyclette, comprenant une potence qui peut être rendue solidaire du guidon, et qui est articulée sur l'arbre de direction, ou une pièce de liaison qui lui est liée, l'axe de l'articulation étant parallèle à la direction d'ensemble du guidon, un moyen élastique et/ou amortisseur étant intercalé entre deux points espacés de ladite articulation et situés l'un sur la potence et l'autre sur l'arbre de direction ou une pièce qui lui est liée, le dispositif étant pourvu en outre de moyens pour faire varier les caractéristiques d'élasticité ou d'amortissement de la liaison, ce dispositif ayant pour particularité que le moyen élastique et/ou amortisseur est de force et ou raideur constante, et les moyens pour faire varier les caractéristiques de la liaison comprennent des moyens pour déplacer le point d'application dudit moyen élastique et/ou amortisseur sur la potence et/ou l'arbre de direction ou ladite pièce de liaison. La disposition de l'invention permet, comme on le verra plus loin, d'obtenir des structures simples, légères et peu coûteuses. En outre, le moyen élastique et/ou amortisseur peut travailler toujours dans des conditions optimales de contraintes et de course. De préférence, le dispositif selon l'invention comprend une pièce d'appui solidaire de la pièce de liaison et comportant deux pivots à axes parallèles et écartés l'un de l'autre, la potence étant articulée sur le premier pivot, et ledit moyen élastique et/ou amortisseur étant articulé sur le second pivot, et le moyen élastique et/ou amortisseur est en outre en appui sur un troisième pivot, parallèle aux autres, solidaires de la potence, écarté du premier pivot et déplaçable par rapport à lui. Suivant un premier mode de réalisation conforme à la modalité ci-dessus, le troisième pivot est solidaire d'un écrou coopérant avec une vis de réglage, ou constitue luimême cet écrou, ledit écrou étant immobilisé en rotation mais mobile selon l'axe de la vis grâce au fait que le troisième pivot pénètre dans une lumière ou rainure allongée parallèlement à l'axe de la vis. On conçoit que l'utilisation d'un bouton moleté ou analogue, convenablement placé, peut permettre de tourner la vis, et donc changer le réglage, sans que le pilote soit obligé de s'arrêter. Suivant un deuxième mode de réalisation conforme à la modalité ci-dessus, la potence présente une série de perçages situés à des distances différentes du premier pivot, et le troisième pivot peut être fixé à volonté dans l'un ou l'autre de ces perçages. Cette réalisation simplifiée, qui ne peut être réglée qu'à l'arrêt, présente l'avantage d'un prix de revient encore réduit. Suivant une manière avantageuse de réaliser le dispositif de l'invention, dans le cas, qui est habituel, où existe une pièce de liaison constituée d'une pièce tubulaire qui coulisse à l'intérieur de l'arbre de direction, et comporte à une de ses extrémités une partie susceptible de se déplacer ou s'élargir radialement sous l'action d'une vis coaxiale pour bloquer ladite pièce de liaison dans l'arbre de direction, et on prévoit que la même vis sert également à bloquer la pièce d'appui sur la pièce de liaison. Suivant une autre manière avantageuse de réaliser l'invention en transformant une bicyclette pré-existante, où l'arbre de direction ou la pièce de liaison est solidaire d'une potence non articulée, de type classique, on prévoit que la pièce d'appui comprend une partie de maintien apte à prendre la place de la partie centrale d'un guidon dans la pince de ladite potence non articulée et y être immobilisée, ladite pièce d'appui portant par ailleurs la potence articulée, sur laquelle peut être monté le guidon de la bicyclette. Dans ce cas, avantageusement, la forme de la pièce d'appui est calculée de telle sorte que la pince de la potence articulée est à faible distance de la pince de la potence non articulée, et sensiblement sur la même verticale, si bien que le déplacement du guidon résultant de la mise en place du dispositif sur une bicyclette préexistante peut être compensée en changeant la position de la pièce de liaison par rapport à l'arbre de direction. Le moyen élastique et/ou amortisseur peut être, par exemple, un ressort de compression lié ou non à un amortisseur. Toutefois, il est préféré de constituer ce moyen à l'aide d'un amortisseur à gaz, ce qui est une solution particulièrement fiable et peu coûteuse. L'invention va maintenant être exposée à l'aide d'exemples pratiques, illustrés avec les dessins, parmi lesquels Figure 1 est une vue en élévation d'un dispositif conforme à l'invention. Figure 2 est une vue en coupe et élévation du même dispositif. Figure 3 est une coupe transversale selon le plan III III de la figure 2. Figure 4 est une coupe partielle selon la ligne IV-IV de la figure 2. Figure 5 est une coupe partielle selon la ligne V-V de la figure 2. Figure 6 est une vue en coupe et élévation d'une autre réalisation conforme à l'invention, et Figure 7 est une coupe partielle selon la ligne VII-VII de la figure 6. Les figures 1 et 2 montrent une pièce de liaison 1, destinée à être introduite dans l'arbre de direction 2 d'une bicyclette. Cette arbre de direction n'est représenté qu'en partie, de façon symbolique, à la figure 2. La pièce de liaison 1 est constituée d'un tube 3, coupé obliquement à son extrémité inférieure, en position d'utilisation de la bicyclette, qui correspond à l'orientation des figures. Au-delà de l'extrémité oblique du tube 3, une pièce 4, radialement mobile, et de même diamètre au repos, peut se désaxer, en glissant sur cette extrémité oblique, lorsqu'elle est contrainte par une tige filetée 5, dont l'extrémité inférieure se visse dans la pièce 4, et dont l'extrémité supérieure porte une tête 6, qui permet de l'actionner avec un outil. Le désaxage de la pièce a pour effet de bloquer la pièce de liaison 1 dans l'arbre de direction 2, à la hauteur désirée, qui est fonction de la morphologie et des désirs de l'utilisateur. Une pièce d'appui 7 comprend un corps cylindrique 8, qui présente une cavité intérieure conique, et présentant un ergot 9, et dans laquelle vient s'ajuster l'extrémité supérieure du tube 3 qui présente une conicité correspondante. La tête 8 est d'autre part traversée de haut en bas par un alésage 10, destiné à laisser passer la tige 5. Cet alésage comporte un épaulement 11 conçu pour servir de surface d'appui à la tête 6 de cette tige filetée. En outre, la tête 8 présente, vers sa partie supérieure, deux alésages coaxiaux en prolongement 12, destinés à recevoir deux éléments cylindriques 13, qui constituent ensemble le premier pivot, sur lequel s'articulera la potence, comme on le verra plus loin. La tête 8 de la pièce de liaison 7 est solidaire d'une queue 14, qui s'étend vers le bas, parallèlement à la pièce de liaison 1. Cette queue a une section transversale en U, ouvert dans une direction opposée à celle de la pièce de liaison 1. A la partie inférieure de la queue 14, un alésage traverse les deux ailes de la section en U, et sert de logement à un deuxième pivot 15. L'axe du deuxième pivot 15 est parallèle à celui du pivot 13. Le pivot 15 est solidaire de l'extrémité 16 de la tige de piston 17 d'un ressort à gaz 18, qui sera décrit plus loin. La potence 20 est une pièce dont la forme générale est celle d'un parallélépipède, avec une partie avant 21, qui forme une pince présentant un perçage transversal 22, destiné à recevoir la partie centrale 23 d'un guidon qui n'est pas représenté en entier. La partie formant pince 21 présente une fente 24, qui relie l'extérieur au perçage 22, et dont la largeur peut être réduite à l'aide d'une vis perpendiculaire à l'axe du perçage 22, de façon classique, afin de maintenir, par serrage, la partie centrale du guidon 23. La partie principale de la potence présente, sur sa face inférieure, une rainure 25, mieux visible à la figure 4. Cette rainure 25 n'atteint pas la zone de la pince 21, non plus que la zone de l'extrémité opposée 26 de la potence. Sa profondeur augmente quand on s'écarte de la région de la pince. Sa largeur est sensiblement égale à l'épaisseur de la tête 8 de la pièce de liaison 7, si bien que celle-ci peut s'engager sans jeu dans la rainure, comme on peut le voir à la figure 3. La rainure 25 définit, sur les bords de la potence, deux ailes 27, qui sont traversées par un alésage 28, de même diamètre que l'alésage 12 de la tête 8. Ces alésages sont disposés de telle façon que les pièces cylindriques 13 peuvent être introduites dans l'un et dans l'autre, pour constituer un pivot, par lequel la potence 20 est articulée sur la pièce de liaison 1. Un ressort en arc de cercle 30 maintient les pièces 13 dans ces alésages, et les empêche de s'échapper. Le ressort 30 entoure la potence 20 sur ses côtés latéraux et sur sa face supérieure, comme on le voit bien à la figure 3. Au voisinage de la pince 21, le fond de la rainure 25 présente une autre rainure 31, de largeur plus faible. Cette rainure 31 reçoit, avec faible jeu, une pièce 32 qui présente, à son extrémité supérieure, la forme d'une chape avec deux ailes 33 traversées par un perçage commun. Une lumière longitudinale 34 traverse, dans le sens transversal, la potence 20. Cette lumière, qui est allongée dans le sens de la longueur de la potence, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe du guidon 23, a une hauteur sensiblement égale au diamètre du perçage des ailes 33. Un pivot 35 traverse à la fois la lumière 34 et le perçage des ailes 33, ce qui solidarise l'extrémité du ressort à gaz 18 avec la potence. La potence 20 présente encore un alésage longitudinal 36, qui s'étend depuis l'extrémité 26 opposée à la pince 21, et qui débouche à l'intérieur de la rainure 31. Dans cet alésage est montée une tige 37, qui comporte, à son extrémité extérieure à la potence, un bouton moleté 38, et dont l'autre extrémité 39 est pourvue d'un filetage. La partie filetée 39 est conçue pour coopérer avec un trou taraudé 40 qui traverse le pivot 35. La tige 37 est supportée par une rondelle d'appui 41 placée entre la tête moletée 38 et le corps de la potence, et une autre rondelle d'appui 42, en appui sur l'extrémité de la rainure 31. Une clavette 43 coopère avec la rondelle 42 pour empêcher la vis 37 de s'échapper. On conçoit qu'en tournant le bouton moleté 38, on peut déplacer le pivot 35, et par conséquent modifier le bras de levier par lequel le ressort à gaz 18 agit sur la potence 20, articulée sur les pivots 13. On peut donc, en actionnant le bouton moleté 38, modifier les caractéristiques de la liaison entre le guidon 23 et la pièce d'appui 1. Les mouvements de pivotement de la potence 20 sont limités par la forme de la potence, dont en particulier l'extrémité 26 est destinée pour venir en butée sur un épaulement de la tête 8 de la pièce d'appui 7. La figure 6 est relative à un dispositif conforme à l'invention, et qui est destiné à être monté sur une bicyclette dans laquelle on a conservé la potence usuelle, soit qu'elle ne puisse pas être séparée de la pièce de liaison, soit qu'on préfère conserver cette pièce de liaison, déjà adaptée à la morphologie du pilote. On retrouve, sur la figure 6, une pièce de liaison 50, et une potence 51 qui lui est liée rigidement, et se termine par une pince 52, destinée à l'origine à maintenir le guidon. La pièce d'appui 53 est constituée ici de deux plaques 54 parallèles, dont la forme d'ensemble est triangulaire. Les plaques 54 sont réunies entre elles par une traverse 55, qui est une pièce cylindrique dont le diamètre est égal à celui du guidon primitif de la bicyclette. La traverse 55 est fixée dans la pince 52, et y est immobilisée, de façon classique, de la même manière que le guidon initial. Les plaques 54 sont réunies aussi par un pivot 56, solidaire de la tige de piston 57 d'un ressort à gaz 58. Vers le troisième sommet du triangle formé par chacune des plaques 54, celles-ci sont réunies d'une part par un pivot 59, solidaire de la potence 60, et d'autre part, par une traverse 61, située à proximité du pivot 59 et qui constitue une butée pour la potence, comme on le verra plus loin. La potence 60 a une forme générale de parallélépipède. Son épaisseur est sensiblement à l'écartement entre les plaques 54, à l'intérieur desquelles elle peut pivoter autour du pivot 59. Elle présente, dans sa partie centrale, une profonde rainure 62 ouverte vers le bas. Dans cette rainure, débouchent deux lumières allongées 63, parallèles, et orientées dans le sens de la longueur de la potence 60. Un pivot 64 peut coulisser, avec un très faible jeu, dans les lumières 63, en traversant la rainure 62. Le pivot 64 traverse également deux perçages prévus sur une pièce 65 en forme de chape, qui est solidaire du ressort à gaz 58. Cette pièce 65 coulisse, avec un jeu réduit, à l'intérieur de la rainure 62. Une tige 66, parallèle à l'allongement des lumières 63, traverse la partie de la potence 60 qui est la plus éloignée du pivot 59, en passant à travers un alésage 67, qui débouche, d'une part, à l'extérieur, et d'autre part, à l'extrémité de la rainure 62. Cette tige est filetée dans sa partie la plus proche du pivot 59, et traverse un trou taraudé prévu dans le pivot 64. A son extrémité opposée, c'est-à-dire la plus éloignée du pivot 59, la tige 66 porte un bouton moleté 68. La potence 60 comporte, dans sa partie opposée au pivot 59, une pince 69, dans laquelle peut être immobilisée la partie centrale 70 du guidon de la bicyclette. On conçoit que la rotation du bouton moleté 68, faisant tourner la tige 66, déplace le pivot 64 et augmente ou diminue le bras de levier par lequel le ressort à gaz 58 agit sur la potence. Au voisinage du pivot 59, la potence 60 présente un saillant 71 qui vient en butée sur la traverse 61, de façon à limiter les pivotements vers le haut de la potence. Comme le montre bien la figure 6, l'axe de la pince 52 de la potence initiale, et de la pince 69 de la potence pivotante du dispositif selon l'invention sont sensiblement l'un au-dessus de l'autre, et, plus précisément, sur une droite parallèle à la direction de la tige de liaison 50. Il en résulte que, pour que le guidon placé dans le dispositif se trouve dans une position identique, par rapport à l'utilisateur de la bicyclette, que le guidon placé dans la potence initiale, il suffit d'enfoncer la pièce de liaison 50 dans l'arbre de direction d'une distance égale à celle qui sépare les deux pinces. On observera que la structure de la potence 60 est à peu près identique à celle de la potence 20 des figures 1 à 5. La différence principale tient à la position du bouton moleté qui, sur la figure 6, est à proximité de la pince 69, alors que, dans la réalisation des figures 1 à 5, il est à l'extrémité opposée de la potence. La raison en est la suivante : pour que le bouton moleté puisse être commodément actionné pendant la marche, il doit être tourné vers l'utilisateur de la bicyclette, c'est-à-dire vers la gauche en regardant les figures 1, 2 et 6. REVENDICATIONS 1. Dispositif de liaison entre l'arbre de direction (2) et le guidon (23) d'une bicyclette, comprenant une potence (20, 60) qui peut être rendue solidaire du guidon, et qui est articulée sur l'arbre de direction, ou une pièce qui lui est liée, l'axe de l'articulation (13, 59) étant parallèle à la direction d'ensemble du guidon, un moyen élastique et/ou amortisseur (18, 58) étant intercalé entre deux points (15, 35; 56, 64) espacés de ladite articulation et situés l'un sur la potence et l'autre sur l'arbre de direction ou une pièce de liaison qui lui est liée, le dispositif étant pourvu en outre de moyens pour faire varier les caractéristiques d'élasticité ou d'amortissement de la liaison, caractérisé en ce que le moyen élastique et/ou amortisseur est de force et ou raideur constante, et les moyens pour faire varier les caractéristiques de la liaison comprennent des moyens pour déplacer le point d'application dudit moyen élastique et/ou amortisseur (18, 58) sur la potence (20, 60) et/ou l'arbre de direction (2) ou ladite pièce de liaison. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce d'appui (7, 53) solidaire de l'arbre de direction ou la pièce de liaison et comportant deux pivots (13, 15; 56, 59) à axes parallèles et écartés l'un de l'autre, la potence (20, 60) étant articulée sur le premier pivot (13, 59), et ledit moyen élastique et/ou amortisseur (18, 58) étant articulé sur le second pivot (15, 56), et le moyen élastique et/ou amortisseur est en outre en appui sur un troisième pivot (35, 64), parallèle aux autres, solidaire de la potence (20, 60), écarté du premier pivot et déplaçable par rapport à lui. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le troisième pivot (35, 64) est solidaire d'un écrou coopérant avec une vis de réglage, ou constitue lui-même cet écrou, ledit écrou étant immobilisé en rotation mais mobile selon l'axe de la vis grâce au fait que le troisième pivot (35, 64) pénètre dans une lumière (34, 63) ou rainure allongée parallèlement à l'axe de la vis. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la potence présente une série de perçages situés à des distances différentes du premier pivot, et le troisième pivot peut être fixé à volonté dans l'un ou l'autre de ces perçages. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, adapté au cas où une pièce de liaison (1) est une pièce tubulaire qui coulisse à l'intérieur de l'arbre de direction (2), et comporte à une de ses extrémités une partie (4) susceptible de se déplacer ou s'élargir radialement sous l'action d'une vis (5) coaxiale pour bloquer ladite pièce de liaison dans l'arbre de direction, caractérisé en ce que la même vis (5) sert également à bloquer la pièce d'appui (7) sur la pièce de liaison. 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, dans laquelle l'arbre de direction ou la pièce de liaison est solidaire d'une potence non articulée (51) du type classique, caractérisé en ce que la pièce d'appui (53) comprend une partie de maintien (55) apte à prendre la place de la partie centrale d'un guidon dans la pince de ladite potence non articulée et y être immobilisée, ladite pièce d'appui portant par ailleurs la potence articulée (60), sur laquelle peut être monté le guidon (70) de la bicyclette. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la forme de la pièce d'appui (53) est calculée de telle sorte que la pince (67) de la potence articulée (60) est à faible distance de la pince (52) de la potence non articulée, et sensiblement sur la même verticale, si bien que le déplacement du guidon résultant de la mise en place du dispositif sur une bicyclette pré-existante peut être compensée en changeant la position de la pièce de liaison par rapport à l'arbre de direction. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moyen élastique et/ou amortisseur (18, 58) est un ressort à gaz.