Brevet FR2765854A1 — publié le 19990115

DISPOSITIF DE SUSPENSION AVANT ET ARRIERE POUR CYCLES On connaît depuis longtemps des bicyclettes équipées de moyens de suspension soit à l'avant au niveau du tube de direction ou au niveau de la fourche, soit à l'arrière combiné avec la tige de selle, les haubans ou bien encore entre des éléments du cadre. En règle générale, ces moyens étaient rudimentaires et essentiellement composés de ressorts inesthétiques et de réaction brutale. Récemment, on a développé des suspensions tout aussi sommaires mais par exemple oùles ressorts ont été remplacés par des blocs en élastomère, ce qui a apporté une amélioration dans le confort. Néanmoins, ce type de suspension est d'utilisation très limitée, en particulier elles s'applique seulement à certains genres de bicyclettes de loisirs telles que les vélos de dame ou les vélos tout terrain de bas de gamme. On a également équipé depuis peu les vélos tout terrain de suspensions avant et/ou arrière du type ressort à boudins et/ou vérins reliés à la fourche pour l'avant et à certains éléments du cadre pour l'arrière. Ces organes amortisseurs sont le plus souvent lourds et encombrants et détruisent la géométrie du cadre, donc sont esthétiques. D'autre part, ils ne sont ni adaptés à chaque genre de vélos tout terrain aujourd'hui sur le marché, ni appropriés à toutes les morphologies d'individu, du fait qu'ils ne sont pas réglables en cours d'utilisation, mais tarés à la fabrication. C'est donc pour obvier à ces inconvénients que l'on a conçu les dispositifs de suspension avant et arrière selon l'invention dont les éléments judicieusement disposés et combinés entre eux offrent un confort et une efficacité importants tout en conservant à la bicyclette une géométrie relativement classique du fait de la discrétion des dispositifs. Pour résoudre le problème de l'encombrement des dispositifs connus de suspension, on met en oeuvre des moyens amortisseurs intégrés dans les tubes constituant le cadre, à savoir: les tubes de fourche pour la suspension avant et le tube horizontal pour la suspension arrière; lesdits moyens amortisseurs étant aptes à se déplacer à l'intérieur des tubes sous l'effet du poids de l'utilisateur et des accidents de terrain, en étant pour cela reliés à la roue arrière par un ensemble articulé de liaison avec les bases et les haubans du cadre qui sont également articulés, pour ce qui concerne la suspension arrière, et reliés aux extrémité des tubes de fourche et à un support de frein pour la suspension avant. Pour résoudre le problème de l'adaptation au poids de l'utilisateur, à sa morphologie et au type d'utilisation de la bicyclette, les moyens amortisseurs intégrés dans les tubes du cadre, ainsi que l'ensemble articulé de liaison avec la roue arrière sont aptes à être réglés en position dans leur logement et réglables sur le plan du tarage de la dureté. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la suite de la description. Pour fixer l'objet de l'invention illustré d'une manière non limitative aux figures des dessins où: . La figure l est une vue à caractère schématique illustrant un cadre de bicyclette équipé des dispositifs de suspension selon l'invention et représenté en position de repos. . La figure 2 est une vue semblable à la figure l représentant les dispositifs de suspension en position de compression maximum. La figure 3 est une vue de dessus correspondant à la figure 1. . La figure 4 est une vue en coupe longitudinale illustrant une première forme de réalisation des moyens amortisseurs de la suspension arrière intégrés dans le tube horizontal et représentés en position repos. . La figure 5 est une vue semblable à la figure 4 illustrant les moyens amortisseurs dans la position de compression maximum. . La figure 6 est une vue en coupe longitudinale illustrant une autre forme de réalisation des moyens amortisseurs de la suspension arrière représentés en position repos. . La figure 7 est une vue en coupe partielle montrant une valve de gonflage d'une chambre des moyens amortisseurs selon les figures 4 et 5. La figure 8 est une vue illustrant un des bras de l'ensemble articulé de liaison entre les moyens amortisseurs et le cadre, avec en coupe la constitution du pivot monté sur le cadre. La figure 9 est une vue en coupe considérée suivant la ligne 9-9 de la figure 8. La figure 10 est une vue illustrant la liaison réglable entre les bras et les bielles de l'ensemble articulé. . La figure 11 est une vue coupe longitudinale illustrant les moyens amortisseurs avant intégrés dans les tubes de fourche. la figure 12 est une vue en coupe considérée suivant la ligne 12-12 de la figure 11 illustrant la liaison entre les moyens amortisseurs intégrés dans les tubes de fourche et l'étrier porte-frein. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative illustrée aux figures des dessins. Le cadre de bicyclette illustré est du type tout terrain qui constitue l'application plus particulièrement visée de l'invention. Cependant, il est tout-à-fait possible d'adapter les dispositifs de suspension aux bicyclette de route, tourisme ou course. Le cadre (C) comprend de manière connue, un tube dit horizontal (T1), un tube de selle (T2), un tube diagonal (T3) et un tube de direction (T4) traversé par la tige (F1) d'une fourche (F). Les tubes (T2) et (T3) sont reliés à une boite de pédalier (BP), et un arceau (A) relie les tubes (T2) et (T3) au-dessus de la boîte de pédalier. Selon l'invention, les éléments complémentaires du cadre, c'est-à-dire les bases (B) et les haubans (H), dont les extrémités libres reçoivent les pattes arrière (P1), ne sont pas fixés rigidement à la boîte de pédalier et en haut du tube de selle, mais sont articulés d'une part à une chape (1) solidaire de la boîte de pédalier pour ce qui concerne les bases, et à un ensemble mobile (E) de liaison avec les moyens amortisseurs constituant ainsi la suspension arrière. Ledit ensemble (E) comprend deux bielles courbes et parallèles (2) qui sont articulées à une de leurs extrémités sur un pivot (3) qui est monté dans un fourreau (4) rendu solidaire du tube de selle (T2) et de l'arceau (A). Comme illustré aux figures 8 et 9, le pivot (3) est composé d'un axe épaulé (3a) avec des rainures de guidage (3a) pour les bielles (2) et autour duquel sont logées deux demi-coquilles (3b) qui sont bloquées en rotation dans la boîte de pédalier par tous moyens tels que vis-pointeaux (3c). Entre l'axe (3a) et les demi-coquilles (3b) sont interposés quatre blocs (3d) en élastomère faisant ainsi office d'amortisseur complémentaire. Aux extrémités libres de deux bielles (2) sont articulés par un axe (5), les haubans (H), tandis que dans leur partie médiane ou approximativement, les bielles présentent deux axes (6) sur lesquels s'articulent librement les extrémités libres de deux bras courbes et parallèles (7) dont les extrémités opposées passent de part et d'autre du tube horizontal (tel) auquel elles sont reliées par un axe (8) traversant deux lumières diamétralement opposées (T1A) réalisées sur le tube (T1). A noter que les positions relatives des bras (7) et des bielles (2) peuvent être réglées. Pour cela et selon une forme non limitative de réalisation, les bielles (2) présentent une lumière (2a) de coopération avec la vis centrale (3e) du pivot, tandis que les bras (7) présentent à leur extrémité libre plusieurs orifices (7a) de coopération avec les axes (6) de liaison aux bielles. L'axe (8) coopère avec les moyens amortisseurs proprement dits (M1 - M2) intégrés dans le tube horizontal (T1). Plus particulièrement, comme illustré aux figures 4 et 5, l'axe (8) traverse un long piston (9) avec organes d'étanchéité (9a) aux deux extrémités (9b - 9c). L'extrémité (9b) reçoit une tige filetée (10) portant un écrou (11) autorisant le réglage de positionnement du piston (9). Une rondelle en élastomère (12) est reliée audit écrou pour amortir le choc en retour contre le tube de selle (T2). A l'extrémité opposée (9c), le piston reçoit un fourreau en élastomère (13) portant à l'autre extrémité un petit piston double (14). Dans l'alésage du fourreau (13) est engagé un cylindre en élastomère (15) de longueur inférieure à celle du fourreau (13). Enfin, un ressort à boudins (16) prend appui au repos contre le piston double (14) et un piston simple (17) appliqué contre le tube de direction (T4). Comme on le voit à la figure 5, lorsque, sous l'effet du poids de l'utilisateur et de la réaction du sol, les bras (7) et les bielles (2) se déplaçant (figure 2), provoquent le coulissement du piston (9) par l'axe (8), ceci à l'encontre du ressort (16) qui est comprimé, en fin de course, au-delà de la compression maximum du ressort, c'est alors la phase d'amortissement par compression du fourreau (13) puis du cylindre (15) en élastomère. En variante, et comme illustré à la figure 6, les moyens amortisseurs sont différents en ce sens que si l'on retrouve un piston long (18) solidaire de l'axe(8) de liaison avec les bielles (2), la tige filetée (10) et son écrou (11), ainsi que la bague de butée (12), par contre, de l'autre côté, un nez (18a) du piston reçoit extérieurement un ressort à boudins (19) dont l'autre extrémité s'appuie contre un vérin hydraulique du commerce (20) dont la tige avant (20a) peut, sous l'avancée du piston (18), pénétrer dans un alésage (18b) du nez avec amortissement en fin de course après appui contre le fond dudit alésage. Dans ce cas, il est possible de régler la dureté d'amortissement par déplacement du vérin à l'aide d'un bouton extérieur (21) solidaire du corps de vérin et parcourant une lurnière hélicoïdale (T1B) du tube horizontal (T1). Avec les moyens amortisseurs décrits aux figures 4 et 5, il est possible de régler également la dureté de l'amortissement. Pour cela, comme on le voit figure 7, la chambre délimitée par les pistons (9et 14) peut être mise en communication avec l'extérieur par une valve de gonflage classique (22). Ainsi, lorsqu'on envoie de l'air dans cette chambre, on augmente l'effet de compression, donc on obtient un retour plus rapide. Au contraire, si on diminue la pression dans la chambre, on obtiendra un amortissement moins brutal et donc un retour plus doux. La suspension avant illustrée aux figures 11 et 12 est basée, pour ce qui concerne les moyens amortisseurs sur le même principe, c'est-à-dire avec de organes intégrés dans des tubes de fourche (23 - 24) fixés à une tête de fourche profilée (25) recevant la tige de fourche (fol), tandis que les pattes (P2) de fixation de l'axe-moyeu de roue sont fixées en bout de tubes (26 - 27) coulissant de manière étanche dans les tubes de fourche (23 - 24). A l'intérieur de chaque tube (26 - 27) est logé un fourreau (28) dont la partie arrière creuse reçoit une bague en élastomère (29) comprimée par la tête (30a) d'une tige filetée (30) vissée dans un fourreau fixe (31) logé dans chaque tube de fourche (23 24) à leur extrémité coopérant avec la tête de fourche. Entre le fourreau fixe (31) et le fourreau mobile (28) sont disposés un ressort à boudins (32) et une bague en élastomère (33) séparés par une rondelle d'appui (34), tandis que, sur la tige (30), est placé un écrou épaulé (35) rendu solidaire d'un cylindre en élastomère (36) qui, lors de la compression du ressort joue le rôle d'amortisseur par appui en pression contre la rondelle (34). A noter que l'extrémité filetée de la tige (30) reçoit un écrou moleté de manoeuvre (37) permettant de régler la position de la tige, donc de régler la dureté des moyens amortisseurs. Le fourreau mobile (28) présente suivant deux axes orthogonaux, des entretoises (38) pouvant coulisser dans des lumières correspondantes (23a - 24a) formées dans les tubes de fourche suivant leurs côtés en regard et à l'arrière. Ces entretoises sont coiffées par une équerre porte-frein (39) fixée au fourreau (28) par des vis (40); l'étrier porte-frein (41) étant lui fixé en (39a) sur l'équerre. Les avantages ressortent bien de la description, on souligne encore: les nombreuses possibilités de réglage des suspensions au niveau de leur dureté et de leur action avec équilibrage aisé entre l'avant et l'arrière grâce aux réglages de position de l'ensemble (E), aux réglages de position des moyens amortisseurs, permettant ainsi de régler la garde au sol, d'incliner plus ou moins de l'avant ou de l'arrière, d'obtenir des suspensions douces et amples, ou raides et limitées suivant les besoins ou selon la morphologie de l'utilisateur. REVENDICATIONS -1- Dispositifs de suspension avant et arrière pour cycles, caractérisés en ce que l'on met en oeuvre des moyens amortisseurs (M1 - M2) intégrés dans les tubes constituant le cadre (C), à savoir: les tubes de fourche (23 - 24) pour la suspension avant et le tube horizontal (T1) pour la suspension arrière; lesdits moyens amortisseurs étant aptes à se déplacer à l'intérieur des tubes sous l'effet du poids de l'utilisateur et des accidents de terrain, en étant pour cela, reliés à la roue arrière par un ensemble articulé (E) de liaison avec les bases (B) et les haubans (H) pour la suspension arrière, et reliés aux extrémités (26 - 27) des tubes de fourche et à un support de frein (39 41) pour la suspension avant. -2- Dispositifs de suspension selon la revendication 1, caractérisés en ce que les moyens amortisseurs (M1 - M2) intégrés dans les tubes du cadre, ainsi que l'ensemble articulé (E) de liaison avec la roue arrière, sont aptes à être réglés en position dans leur logement et l'un par rapport à l'autre, afin d'ajuster à la demande les débattements et le tarage de la dureté. -3- Dispositifs de suspension selon la revendication 1, caractérisés en ce que l'ensemble articulé (E) du dispositif de suspension arrière est composé de deux couples de bielles (2) et de bras (7) courbes et parallèles entre eux; les bras(7) sont articulés librement à une extrémité sur un axe (8) monté à coulissement par rapport au tube horizontal (T1) du cadre équipé de lumières (T1A), et relié aux moyens amortisseurs (M1) intégrés dans ledit tube, tandis que leur extrémité opposée coopère avec les bielles (2) par des axes (6) situés sensiblement dans la partie médiane desdites bielles qui sont elles-mêmes montées à rotation libre à une extrémité, sur un pivot (3) fixé sur un fourreau solidaire du tube de selle (T2) du cadre, tandis qu'à l'autre extrémité, lesdites bielles sont articulées librement par un axe (5), sur les haubans (H) du cadre eux-mêmes reliés, par des pattes (Pl) de montage de la roue, avec les bases (B) attachées de manière articulée sur une chape (1) solidaire de la boîte de pédalier (BP) du cadre. -4- Dispositif de suspension arrière selon la revendication 3, caractérisé en ce que le pivot (3) d'articulation de l'ensemble (E) est composé d'un axe épaulé (3a) avec de rainures de guidage (3al) pour les bielles (2) et autour duquel sont logées deux demicoquilles (3b) indexées en rotation par rapport à la boîte de pédalier (BP). -5- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que, entre l'axe épaulé (3a) du pivot et les demi-coquilles (3b), sont interposés quatre blocs en élastomère (3d) faisant office d'amortisseur complémentaire. -6- Dispositifs de suspension arrière selon les revendications 2 et 3 ensemble, caractérisés en ce que la liaison articulée (6) entre les bielles (2) et les bras (7) est réglable par la réalisation de plusieurs orifices (7a) des bras pour coopérer avec les bielles (2) par l'axe (6). -7- Dispositifs de suspension arrière selon les revendications 2, 3 et 4 ensemble, caractérisés en ce que les bielles (2) sont reliées de manière réglable sur l'axe épaulé (3a) par des lumières (2a) réalisées aux extrémités des bielles et coopérant avec une vis centrale (3e). -8- Dispositifs de suspension arrière selon la revendication 1, caractérisés en ce que les moyens amortisseurs (M1) intégrés dans le tube horizontal (T1) sont constitués successivement par un piston long (9) relié à un axe (8), un fourreau en élastomère (13) en appui contre une extrémité (9c) du piston et contre un piston double (14) et dans l'alésage duquel est engagé un cylindre en élastomère (15) de longueur inférieure à la longueur du fourreau (13) et, enfin un ressort à boudins (16) interposé entre ledit piston double (14) et un piston simple (17) en appui contre le tube de direction (T4) du cadre. -9- Dispositifs de suspension arrière selon la revendication 1, caractérisés en ce que les moyens amortisseurs (M1) intégrés dans le tube horizontal (T1) du cadre, sont constitués successivement par un piston (18) relié à un axe (8), un ressort à boudins (19) en appui sur un épaulement du piston et centré autour d'un nez creux (18a) dudit piston pouvant s'interpénétrer avec la tige (20a) d'un vérin hydraulique (20) constituant le moyen amortisseur. -10- Dispositif de suspension arrière selon les revendications 2, 8 et 9 ensemble, caractérisé en ce que les pistons (9 et 18) de liaison avec l'axe (8) sont à positionnement réglable par un système tige filetée (10) - écrou (11) avec butée élastomère (12) solidaire de l'extrémité desdits pistons. -11- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le vérin hydraulique amortisseur (2à) est à positionnement réglable dans le tube horizontal (T1) par liaison avec un moyen de manoeuvre extérieur (21) relié audit vérin et parcourant une lumière hélicoïdale (T1B) du tube (T1). -12- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que, au niveau de la chambre délimitée par les pistons (9 et 14) et contenant le fourreau (13) et le cylindre (15) en élastomère est installée une valve de gonflage (22) destinée à modifier les conditions d'amortissement par injection ou échappement d'air. -13- Dispositifs de suspension selon la revendication 1, caractérisés en ce que les moyens d'amortissement (M2) de la suspension avant intégrés dans les tubes de fourche (23 - 24) reliés à la tête de fourche (25) sont constitués pour chaque tube par un empilage de pièce comprenant successivement, à partir de ladite tête, un fourreau fixe (31), un ressort à boudins (32), une rondelle d'appui (34), une bague en élastomère (33), et un fourreau mobile (28), avec intérieurement à son extrémité arrière une bague en élastomère (29) comprimée par la tête (30a) d'une tige filetée (30) reliant l'ensemble et qui est vissée dans le fourreau fixe (31), avec un écrou épaulé (35) rendu solidaire d'un cylindre en élastomère (36) d'amortissement. -14- Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le fourreau mobile (28) coopère, suivant deux axes orthogonaux (entretoises (38)) traversant des lumières correspondantes (23a - 24a) établies sur les tubes de fourche; des vis (40) fixant également, pour chaque tube, une équerre porte-frein (39); sur lesdites équerres étant fixé un étrier porte-frein (41). -15- Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens amortisseurs (M2) sont réglables en position par un écrou de manoeuvre (37) associé à la tige filetée (30).