Brevet FR2734518A1 — publié le 19961129

La présente invention se rapporte à des roues arrière pour des bicyclettes, en particulier des bicyclettes de course. Afin de procurer les meilleures performances pendant une course, la roue doit satisfaire différents besoins. Par dessus tout, elle doit présenter de très bonnes caractéristiques aérodynamiques. Dans les roues arrière conventionnelles, le moyeu de roue est pourvu à ses extrémités de flasques radiaux ayant des alésages axiaux pour l'engagement des parties d'extrémité des rayons de roue, qui sont recourbées en forme de coude et sont disposées de manière alternée sur les deux côtés du flasque radial. Avec un tel agencement, chaque rayon dépasse du flasque, générant ainsi des tourbillons d'air qui diminuent les performances aérodynamiques de la roue. Un autre besoin est d'assurer une rigidité transversale élevée de la roue afin d'éviter qu'une partie de la force sur les pédales soit perdue en une déformation de la roue, avant que cette dernière soit amenée à avancer. L'action motrice sur les pédales dans n'importe quelle condition de course est transmise de manière alternée sur les pédales droite et gauche. Par conséquent, pendant le mouvement de pédale, un couple de flexion dans une direction transversale à l'axe longitudinal de la bicyclette est généré de manière alternée sur le côté droit et gauche. L'application de ce couple de flexion provoque à chaque fois une déformation transversale de la roue, qui, comme cela a été exposé, entraîne une perte d'énergie et donc un mouvement vers l'avant plus court. Il a été en outre démontré que, sur la base de la configuration du corps humain, la poussée sur la pédale la plus forte est procurée pendant un premier angle de rotation de 15 à 20 , en partant de la position la plus haute. Une déformation transversale de la roue implique par Printed from Mimosa 01/0210514:15:01 Page: 2 conséquent une perte de poussée juste pendant la partie la plus efficace du mouvement de pédale. Afin de diminuer autant que possible la flexibilité transversale de la roue, c'est-à-dire la possibilité que la jante de roue soit déplacée transversalement par rapport au moyen du fait de la déformation des rayons et de la jante, il est souhaitable que l'inclinaison des rayons de chaque série reliés à chaque extrémité de moyeu par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe du moyeu soit aussi grande que possible. Toutefois, dans les roues conventionnelles, au niveau de l'extrémité du moyeu adjacente aux pignons, cette inclinaison est limitée par l'interférence entre les parties d'extrémité pliées en forme de coude des rayons et le pignon immédiatement adjacent. Comme cela a déjà été exposé, dans ces roues conventionnelles, lesdites parties en forme de coude engagent les trous du flasque radial de manière alternée sur un côté et l'autre. Par conséquent, les parties en forme de coude qui engagent les alésages du flasque radial par l'extérieur sont plus proches des pignons et ont par conséquent une inclinaison qui est limitée par la nécessité d'éviter l'interférence avec les pignons. Il en résulte que l'inclinaison des rayons dont les parties d'extrémité engagent les alésages de façon radiale par l'intérieur est encore plus limitée. La flexibilité transversale de la roue est ainsi relativement élevée. Enfin, il est nécessaire de procurer des roues qui sont légères. Il est évidemment connu que les roues affectent, à cause de leur mouvement rotatif et d'avance, l'énergie nécessaire pour déplacer la bicyclette du double de leur poids. Le but de la présente invention est de procurer une roue arrière de bicyclette qui peut Printed from Mimosa 01/02/0514:15:04 Page: 3 satisfaire simultanément tous les besoins indiqués ci- dessus. En vue d'atteindre ce but, l'invention prévoit une roue arrière de bicyclette, comportant un moyeu et deux séries de rayons destinés à relier les extrémités du moyeu à la jante de roue, caractérisée en ce que les deux extrémités du moyeu sont dépourvues de flasques radiaux pour raccordement aux rayons, en ce que, au niveau de chacune de ses extrémités, le moyeu possède une surface annulaire avant ayant plusieurs cavités avant qui s'étendent à travers toute la dimension radiale de ladite surface annulaire avant, et en ce que chaque rayon possède une partie d'extrémité droite, qui n'est pas pliée en un coude, reliée au moyeu, qui est reçue dans une cavité respective desdites cavités avant et a une tête agrandie qui repose contre la surface interne de l'extrémité respective du moyeu. Ainsi, dans la roue selon l'invention, tous les rayons reliés à chaque extrémité du moyeu sont disposés dans le même plan et ne possèdent pas de parties en forme de coude qui peuvent générer des tourbillons d'air au détriment des caractéristiques aérodynamiques de la roue. Les performances aérodynamiques sont encore accrues du fait de l'élimination du flasque radial conventionnel aux deux extrémités du moyeu. Ce dernier a par conséquent une section avant qui est de dimension réduite et plus favorable à l'écoulement d'air. De plus, du fait de l'agencement des rayons dans le même plan, l'inclinaison de ceux-ci peut être choisie à une valeur satisfaisante pour tous les rayons de roue, ce qui augmente fortement la rigidité transversale de la roue par rapport aux solutions conventionnelles. L'augmentation de la rigidité peut atteindre de l'ordre de 43%. PrintedfromMimosa01/02/0514:15:07 Page: 4 Enfin, l'élimination des flasques radiaux augmente fortement la légèreté de la roue. Dans une forme de réalisation préférée, seulement six rayons sont prévus à chaque extrémité du moyeu. Cet agencement avec un nombre réduit de rayons par rapport à la solution conventionnelle ayant seize rayons permet une réduction de 0,5% de la traînée aérodynamique à une vitesse de 40 km/h. Dans cette forme de réalisation préférée, au niveau de l'extrémité du moyeu dirigée vers les pignons prévus pour l'engagement de la chaine de bicyclette, lesdites cavités s'étendent le long d'une direction inclinée par rapport à une direction radiale, de sorte que les rayons sont prévus pour se croiser deux par deux afin d'encaisser l'effort de torsion transmis par le pignon entraîné. Selon une autre caractéristique préférée de l'invention, un élément de répartition de force est interposé entre la tête de chaque rayon et la surface de butée respective du moyeu. Dans le cas de l'extrémité gauche du moyeu, qui est la plus éloignée des pignons, cet élément de répartition de force peut être formé par exemple par une plaque en forme de tuile avec un trou conique central destiné à supporter la tête de rayon. Dans le cas de l'extrémité du moyeu dirigée vers les pignons, ledit élément de répartition de force est un corps semi-cylindrique qui est reçu dans une extrémité agrandie de la cavité respective et possède un trou central conique pour l'engagement de la tête de rayon. Selon une autre caractéristique préférée, le moyeu est pourvu de moyens de retenue axiale prévus pour empêcher ladite partie d'extrémité de chaque rayon de se déplacer axialement hors de la cavité avant respective du moyeu. Au niveau de l'extrémité de moyeu qui est la plus éloignée des pignons, o les rayons Printed from Mimosa 01/02/0514:15:10 Page: 5 s'étendent radialement par rapport à l'axe de moyeu, lesdits moyens de retenue axiale peuvent par exemple être sous la forme d'un bord annulaire qui dépasse radialement vers l'intérieur depuis la surface radialement interne du moyeu, de façon à définir une surface de butée annulaire pour la tête agrandie du rayon ou pour l'élément de répartition de force qui est associé à la tête. Ce bord de butée ne gêne pas le montage des rayons sur le moyeu, du fait que la tête agrandie de chaque rayon peut être insérée dans la cavité respective depuis l'intérieur du moyeu, avec un mouvement radial qui surmonte l'obstacle défini par ledit bord de butée, ce mouvement radial étant possible du fait que les rayons sont disposés suivant des directions axiales par rapport à l'axe du moyeu. Au niveau de l'extrémité de moyeu qui est la plus proche des pignons, o sont disposés les rayons, par exemple afin de se croiser deux par deux, le long des directions tangentielles par rapport à un cylindre théorique coaxial au moyeu, la tête agrandie de chaque rayon, avec l'élément de distribution de force associé, doit être insérée dans la cavité respective du moyeu avec un mouvement ayant uniquement une composante axiale, de sorte qu'un bord de butée du type indiqué ci-dessus pourrait empêcher le montage du rayon. Par conséquent, dans ce cas, selon l'invention, les moyens de retenue axiale peuvent par exemple être sous la forme d'un anneau élastique monté sur le moyeu, par exemple sur la surface radialement extérieure du moyeu, de façon à coopérer avec la partie de la portion d'extrémité du rayon qui dépasse vers l'extérieur du moyeu, afin d'empêcher ladite partie de sortir de la cavité respective. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite en liaison avec les dessins annexés, Printed from Mimosa 01/02/0514:15:13 Page: 6 donnés à titre d'exemple limitatif seulement, et dans lesquels: La figure 1 est une vue partiellement en coupe du moyeu d'une roue selon l'invention, La figure 2 est une vue à une échelle agrandie d'un détail de la figure 1, La figure 3 est une vue à une échelle agrandie d'un autre détail de la figure 1, La figure 4 est une vue de face de l'extrémité droite du moyeu de la figure 1, La figure 5 est une vue en perspective à une échelle agrandie d'un détail de la figure 3, La figure 6 est une vue de face du détail de la figure 5, La figure 7 est une vue en coupe le long de la ligne VII-VII de la figure 6, La figure 8 est une vue en perspective d'une extrémité du moyeu de la figure 1, La figure 9 est une vue en perspective à une échelle agrandie d'un détail de la figure 2, La figure 10 est une vue en coupe du détail de la figure 9, La figure 11 est une vue en coupe le long de la ligne XI-XI de la figure 10, La figure 12 montre une variante de la figure 1, et La figure 13 est une variante de la figure 8. Si l'on se réfère à la figure 1, la référence 1 désigne d'une manière générale le moyeu 1 d'une roue arrière de bicyclette dont les extrémités sont reliées à la jante de roue (non représentée) au moyen de deux séries de rayons 2, 3. Selon l'état de la technique, le moyeu 1 est monté de façon rotative à l'aide de roulements 4, 5 sur un axe 6 qui doit être fixé sur le cadre de bicyclette et portant de la manière conventionnelle une unité de Printed from Mimosa 01/02/0514:15:16 Page: 7 roue libre 7 pourvue de pignons 8 qui sont destinés à engager de manière sélective la chalne de bicyclette. Comme cela est représenté sur les dessins, les deux extrémités du moyeu 1 sont dépourvues de flasques radiaux, et possèdent deux flasques annulaires axiaux 9, 10 ayant des surfaces annulaires avant 11, 12. Par ailleurs, comme cela est représenté, les deux séries de rayons 2, 3 sont prévues avec des parties d'extrémité droites 2a, 3a qui ne sont pas pliées en forme de coude. Comme cela est clairement représenté sur la figure 8, la surface annulaire avant 12 possède plusieurs cavités 13 s'étendant à travers toute la dimension radiale de la surface annulaire 12. Ces cavités reçoivent la partie d'extrémité 3a respective du rayon 3 (voir également la figure 4), qui se termine par une tête agrandie 3b. La tête 3b bute contre la surface interne du flasque axial 10 avec interposition d'un élément de répartition de force 14 ayant un corps semi-cylindrique (figures 5 à 7) qui est reçu dans une partie agrandie 13a (figure 8), de section semi- circulaire, de chaque cavité 13. Comme cela est clairement représenté sur la figure 4, dans l'exemple illustré, les cavités 13 s'étendent le long d'une direction inclinée par rapport à une direction radiale, de sorte que les rayons 3, six au total dans l'exemple illustré, sont prévus pour se croiser deux par deux. Le corps semi-cylindrique 14 possède un trou central 14a pour le passage de la partie d'extrémité 3a respective, avec une surface conique 14b pour la butée de la tête 3b. Le trou 14a possède deux cavités 14c pour le passage du rayon qui a une section aplatie aérodynamique le long de sa partie principale. A l'extrémité opposée, le moyeu 1 possède de manière similaire plusieurs cavités 15 formées depuis Printedfrom Mimosa 01/02514:15:19 Page: 8 la surface annulaire avant 11 et s'étendant à travers toute la dimension radiale de cette surface. Dans ce cas, les cavités 15 sont dirigées radialement, puisque les rayons 2 ne se croisent pas. Chaque partie d'extrémité 2a d'un rayon 2 est reçue dans une cavité respective et sa tête d'extrémité 2b bute contre la surface interne du flasque axial 9 avec l'interposition d'un élément de répartition de force 16 (figures 9 à 11) qui est en forme de tuile, avec un trou central 16a qui se termine avec une surface conique 16b et pourvu de deux cavités 16c qui correspondent à la forme de la section du rayon. Comme cela est représenté, tous les rayons 2, 3 sont reliés au moyeu sans qu'il soit nécessaire de prévoir des extrémités pliées en forme de coude. Tous les rayons 3 sont disposés dans le même plan, avec l'inclinaison maximum permise par la nécessité d'éviter une interférence avec des pignons 8. Par conséquent, une roue avec des performances aérodynamiques élevées et une rigidité transversale est obtenue. De même, le poids de la roue est fortement réduit du fait de l'élimination des flasques radiaux d'extrémité du moyeu, qui sont utilisés dans les solutions conventionnelles. La fait de prévoir les.cavités 13, 15 permet à la roue d'être facilement assemblée, et le fait de prévoir les éléments de répartition de force 14, 16 assure des caractéristiques de résistance et une fiabilité élevées. Au niveau de la surface avant 11 du moyeu est montée une bague de recouvrement 17 ayant un bord monté sur un bord respectif lla de la surface avant 11. Les figures 12, 13 montrent une variante de l'invention dans laquelle des moyens de retenue axiale sont prévus pour empêcher les parties d'extrémité des rayons de se déplacer axialement hors de leurs cavités respectives. Dans ce cas, l'extrémité du moyeu qui est Printedfrom Mimosa 01/02/0514:15:22 Page: 9 éloignée des pignons 8 possède un bord de butée 50 qui dépasse radialement vers l'intérieur depuis la surface interne du flasque annulaire 9 de façon à définir une surface de butée pour l'élément de répartition de force 16 qui est associé à la tête agrandie 2b de la partie d'extrémité 2a de chaque rayon 2. Même dans le cas o l'élément de répartition de force 16 n'est pas prévu, le bord 50 peut être prévu pour coopérer directement avec la tête de butée 2b. Le bord 50 ne gêne pas l'assemblage des rayons sur le moyeu, du fait que les rayons 2 sont tous dirigés le long des directions radiales par rapport à l'axe la, de sorte que chaque tête agrandie 2b peut être insérée dans la cavité 15 respective en glissant le rayon par l'intérieur à travers la cavité avec un mouvement radial. A l'extrémité du moyeu plus proche des pignons 8, les rayons 3 sont disposés le long de directions inclinées par rapport à la direction radiale, de sorte que des moyens de butée du type du bord de butée 50 gêneraient le montage correct des rayons. Les moyens de butée sont par conséquent de préférence sous la forme d'un anneau élastique 51 (figure 12) qui est inséré dans une rainure circonférentielle 52 (voir également la figure 13) formée sur la surface extérieure du moyeu 1. Du fait de ces caractéristiques, le montage des rayons sur le moyeu est stable et sûr tout en conservant les avantages des solutions représentées sur les figures 1 à 11. Naturellement, bien que les principes de l'invention restent les mêmes, les détails de construction et les formes de réalisation peuvent varier largement par rapport à ce qui a été illustré simplement à titre d'exemple, sans sortir de la portée de la présente invention. Printedfrom Mimosa 01/02/0514:15:25 Page: 10 REVENDICATIONS 1. Roue arrière de bicyclette, comportant un moyeu (1) et deux séries de rayons (2, 3) destinés à relier les extrémités du moyeu (1) à la jante de roue, caractérisée en ce que les deux extrémités du moyeu (1) sont dépourvues de flasques radiaux pour raccordement aux rayons (2, 3), en ce que, au niveau de chacune de ses extrémités, le moyeu (1) possède une surface annulaire avant (11, 12) ayant plusieurs cavités avant (13, 15) qui s'étendent à travers toute la dimension radiale de ladite surface annulaire avant (11, 12), et en ce que chaque rayon (2, 3) possède une partie d'extrémité droite, qui n'est pas pliée en un coude, reliée au moyeu (1), qui est reçue dans une cavité respective desdites cavités avant (13, 15) et a une tête agrandie (2a, 3a) qui repose contre une paroi interne de l'extrémité respective du moyeu (1). 2. Roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que, sur l'extrémité du moyeu (1) dirigée vers des pignons (8) prévus pour l'engagement d'une chaîne de bicyclette, lesdites cavités (13) s'étendent le long de directions inclinées par rapport à une direction radiale, de sorte que les rayons sont prévus pour se croiser deux par deux. 3. Roue selon la revendication 2, caractérisée en ce que les rayons associés à chaque extrémité du moyeu sont disposés dans le même plan. 4. Roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que un élément de répartition de force (14, 16) Printed from Mimosa 01/02/0514:15:27 Page: 11 1! est interposé entre la tête (2a, 3a) de chaque rayon et la surface de butée respective du moyeu (1). 5. Roue selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit élément de répartition de force est une plaque en forme de tuile (16) avec un trou conique central (16a) destiné à supporter la tête (2a) du rayon (2). 6. Roue selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit élément de répartition de force (14) possède un corps semi- cylindrique qui est reçu dans une partie d'extrémité agrandie (13a), ayant une section semi-circulaire, de la cavité (13) respective, ledit corps semi-cylindrique (14) possédant un trou central conique (14a) pour l'engagement de la tête (3a) du rayon (3). 7. Roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit moyeu (1) est pourvu de moyens de retenue axiale prévus pour empêcher ladite partie d'extrémité (2a, 3a) de chaque rayon (2, 3) de se déplacer axialement hors de la cavité avant respective (13, 15). 8. Roue selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits moyens de retenue axiale sont formés par un bord annulaire (50) qui dépasse radialement vers l'intérieur depuis la surface radialement interne du moyeu (1) à une extrémité de ce dernier. 9. Roue selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits moyens de retenue axiale sont formés par un anneau élastique (51) monté sur le moyeu (1) de façon à coopérer avec la partie de la portion Printedfrom Mimosa 01/02/0514:15:30 Page: 12 d'extrémité (3a) de chaque rayon (3) qui dépasse vers l'extérieur du moyeu (1). 10. Roue selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit anneau élastique (51) est monté dans une rainure (52) formée dans la surface extérieure du moyeu. Printed from Mimosa 01/02/05 14:15:33 Page: 13