Brevet FR2786435A1 — publié le 20000602

Roue arrière de bicyclette à rayons L'invention concerne une roue arrière de bicyclette à rayons. De façon connue, une roue arrière de bicyclette comprend une jante, un moyeu central et deux nappes de rayons qui relient la jante et le moyeu. Pour permettre l'accrochage de rayons, le moyeu présente généralement à chacune de ses extrémités un disque d'accrochage ou une joue muni de créneaux, d'orifices ou de fentes qui assurent la retenue des ttes de rayon. De façon connue, le moyeu présente sur l'un de ses côtés un embout prévu pour un corps de roue libre qui porte une cassette de pignons. La cassette de pignons se trouve à l'intérieur des branches du cadre, de ce fait, le disque ou la joue d'accrochage des rayons est décalé de ce côté vers le milieu du moyeu. Les parapluies formés par les deux nappes de rayons présentent dans ces conditions un angle au sommet différent, le parapluie situé du côté des pignons étant plus ouvert que l'autre parapluie. Le parapluie figure la surface formée par une nappe de rayons, les rayons étant les baleines du parapluie, et le moyeu étant le manche. Il résulte de cela que la tension des rayons doit tre ajustée de façon différente dans les deux nappes de rayons. De façon usuelle, les rayons situés du côté des pignons sont les rayons tracteurs. Pour cette raison, ils sont inclinés, et disposés selon un mode de rayonnage croisé. L'autre nappe de rayons présente selon les cas des rayons croisés ou des rayons droits. Dans le cas d'une roue traditionnelle qui présenterait un rayonnage croisé du côté de la roue libre et un rayonnage radial de l'autre côté, la tension des rayons du côté radial serait plus forte que de l'autre côté pour que globalement les deux nappes de rayons exercent sur la jante une tension axiale équilibrée. En effet, de façon connue, une composante axiale déterminée est obtenue avec une tension de rayon plus élevée pour un rayon incliné, et donc un rayonnage croisé, que pour un rayon radial. Un but recherché par l'invention est de proposer une roue améliorée où la tension des rayons des deux nappes de rayons est plus équilibrée. A ce sujet, on sait d'après la demande de brevet européen publiée sous le numéro EP 841549 qu'il est possible d'inverser les deux nappes de rayons, c'est-à-dire de mettre la nappe de rayons radiaux du côté des pignons et la nappe de rayons croisés de l'autre côté. On a trouvé que cette inversion permettait de réduire l'écart entre la tension des rayons. Toutefois, dans ces conditions, la nappe de rayons non croisés située du côté des pignons ne transmet qu'une faible proportion du moment appliqué au moyeu. On estime cette proportion à 15% environ. Un but de l'invention est d'améliorer la transmission du moment d'entraînement à la jante. La roue selon l'invention comprend un moyeu central présentant vers chacune de ses extrémités une joue d'accrochage pour les rayons, l'une des joues étant en retrait vers le milieu du moyeu, et le moyeu se prolongeant au-delà de cette joue par un embout prévu pour la roue libre et les pignons, une jante présentant une section symétrique, des rayons de liaison entre le moyeu et la jante, les rayons étant répartis selon deux nappes accrochées à la jante et à l'une des joues du moyeu, une nappe de rayons non croisés située du côté prévu pour les pignons, et une nappe de rayons croisés de l'autre côté. Elle est caractérisée par le fait que les rayons non croisés sont inclinés selon un angle faible par rapport à la direction radiale d'un rayon de telle façon qu'une partie au moins des rayons soit inclinée dans un sens tracteur pour la transmission du moment d'entraînement depuis le moyeu vers la jante. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description ci-dessous et aux dessins en annexe qui en font partie intégrante. La figure 1 représente une roue arrière vue de face. La figure 2 représente une roue vue de côté selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention. La figure 3 représente la roue de la figure 2 vue de l'autre côté. La figure 4 illustre un autre mode de mise en oeuvre de l'invention. La figure 5 représente la roue de la figure 4 vue de l'autre côté. La roue représentée en figure 1 présente une jante 1, un moyeu central 2 reliés ensemble par deux nappes de rayons 3 et 4. Le moyeu porte l'axe de rotation 3 de la roue, et du côté droit de la figure, il présente un embout 6 qui renferme le mécanisme de roue libre et qui est prévu pour recevoir une cassette de pignons. Du fait de la présence de cet embout, la nappe de rayons 3 située de ce côté de l'embout forme un parapluie avec un angle d'ouverture plus grand que l'autre nappe de rayons 4. Approximativement, par rapport au plan médian de la roue, les rayons sont inclinés de 3 ou 4 degrés du côté des rayons non croisés, et de 7,5 degrés de l'autre côté. Les figures représentent une roue à deux nappes de dix rayons chacune. Ceci n'est pas limitatif et les nappes pourraient aussi présenter un nombre de rayons différent. De façon connue, les rayons sont accrochés à des joues 7 et 8 situées de chaque côté du moyeu. Selon une première caractéristique de l'invention, du côté de l'embout 6, les rayons 3a, 3b, 3c, 3d... de la nappe de rayons 3 sont non croisés. Ils ont quasiment une direction radiale. Et de l'autre côté, les rayons 4a, 4b, 4c, 4d... de la nappe de rayons 4 sont croisés. La disposition des nappes est donc inversée par rapport à une roue usuelle ayant des nappes de rayons de nature différente. Une telle disposition des nappes de rayons augmente l'angle du parapluie du côté des rayons non croisés. En effet, comme les rayons ne se croisent pas, il est possible de les rapprocher davantage de l'extrémité du moyeu, c'est-à-dire de l'embout 6. De plus, le fait qu'il n'y ait pas de croisement de ce côté fait que tous les rayons présentent le mme angle de parapluie. Les rayons participent tous de la mme façon à l'effort axial exercé par la nappe sur la jante. Dans le cas de rayons croisés, un rayon sur deux travaille davantage à l'effort axial du fait du croisement. De l'autre côté, le croisement des rayons réduit sensiblement l'angle au sommet du parapluie. Cet angle est en effet une moyenne des angles au sommet formés par les différents rayons compte tenu de leur croisement. Egalement, l'inversion des nappes de rayons permet d'équilibrer davantage la tension linéaire des rayons. En effet, la tension axiale que les rayons des deux nappes exercent sur la jante est par définition équilibrée. Pour chacune des nappes, la composante de tension axiale dépend de l'orientation des rayons, c'est-à-dire de l'angle d'ouverture de la nappe de rayons et de l'orientation des rayons dans leur propre nappe. Ainsi, les rayons croisés sont inclinés dans leur propre nappe et doivent tre de ce fait plus tendus que les rayons radiaux pour atteindre une composante axiale déterminée. Mais d'un autre côté, plus le parapluie est refermé, moins les rayons ont besoin d'tre tendus pour atteindre cette composante axiale déterminée. Ainsi, au lieu d'tre cumulés, les deux effets se compensent en partie. Il en résulte que la tension linéaire des rayons est plus équilibrée. Les figures 2 et 3 sont relatives à un premier mode de mise en oeuvre de l'invention. Au lieu d'tre répartis régulièrement autour de la joue du moyeu, les points d'accrochage des rayons sont rapprochés deux par deux. Ainsi, en se référant à la figure 2, les rayons 3a, 3b présentent des points d'accrochage rapprochés au niveau de leur joue d'accrochage 7. Il en est de mme pour les rayons 3c, 3d, et ainsi de suite pour les autres rayons de la nappe. Pour la nappe à dix rayons répartis de façon régulière, les points d'accrochage de deux rayons successifs forment avec l'axe de rotation du moyeu un angle de 36 degrés. Selon le présent mode de réalisation de l'invention, cet angle est ramené à une valeur comprise entre 7 et 15 degrés, et de préférence voisine de 10 degrés. De cette façon en projetant le nappe de rayons 3 sur le plan de la figure 2, les rayons 3a, 3b, 3c, 3d.... sont inclinés de quelques degrés par rapport à une direction axiale, alternativement dans un sens et dans un autre. On a obtenu de bons résultats à titre expérimental avec une inclinaison de 0,9 degré par rapport à une direction radiale. Cette faible inclinaison ne pose pas de problème particulier au niveau de l'accrochage du rayon dans le moyeu. C'est-à-dire qu'en dehors de l'emplacement particulier des points d'accrochage sur la joue 7, il n'est pas nécessaire de prévoir un aménagement particulier pour le logement de la tte de rayon. A titre indicatif on pense que pour une roue à vingt rayons, une inclinaison de l'ordre de 1 degré convient, de préférence légèrement inférieure à 1 degré. Il résulte de l'inclinaison des rayons qu'une partie des rayons devient orientée dans un sens tracteur, c'est-à-dire dans un sens qui rend ces rayons aptes à transmettre à la jante une partie du moment d'entraînement transmis par la chaîne. Dans le cas de la figure 2, compte tenu du sens de rotation de la roue repéré par la flèche 10, les rayons qui sont orientés dans le sens contraire de la flèche sont des rayons tracteurs. Les autres rayons orientés dans l'autre sens sont non tracteurs. Pour les rayons repérés, les rayons 3a et 3c sont tracteurs, les rayons 3b et 3d sont non tracteurs. Les rayons tracteurs et les rayons non tracteurs participent à la transmission du moment, pour les premiers la tension augmente, pour les seconds elle diminue. Mais les rayons tracteurs sont sollicités davantage que les rayons non tracteurs. Les composantes de tension non radiales induites par l'inclinaison des rayons se neutralisent deux à deux pour un rayon tracteur et un rayon non tracteur. Globalement, la proportion du moment d'entraînement transmis par la nappe 3 est plus importante du fait que la moitié des rayons de la nappe 3 sont devenus tracteurs et transmettent une proportion du moment plus importante que pour des rayons radiaux. Ainsi, en plus d'un meilleur équilibre des tensions linéaires de rayon, l'invention permet de mieux équilibrer les proportions de moment d'entraînement qui sont transmis à la jante par les deux nappes de rayons. La figure 4 représente un moyeu utilisable pour l'invention. Le moyeu est prévu pour des rayons de type droit, c'est-à-dire avec la tte de rayon dans le prolongement de la tige du rayon. Les rayons croisés de la nappe 4 sont accrochés tte-bche à des oreilles 11a, 11b, 11c, 11d portées par la joue 8. Chacune des oreilles est percée de deux orifices. L'autre joue 7 présente des orifices 12a, 12b, 12c, 12d,.... dans lesquels les rayons de la nappe 3 sont enfilés. Comme cela apparaît dans la figure, les orifices sont rapprochés deux à deux. Les orifices 12a, 12b sont rapprochés, de mme 12b et 12c et ainsi de suite. La figure 5 illustre une première variante de mise en oeuvre de l'invention. Au lieu d'tre rapprochés au niveau du moyeu, les rayons non croisés sont écartés deux à deux au niveau de la jante par rapport à une disposition régulière. Ainsi, les rayons 13a et 13b ont des points d'accrochage écartés sur la jante, de mme les rayons suivants 13,13d et ainsi de suite. La jante 15 présente des perçages décalés en fonction de ces rapprochements. Il en résulte que les rayons 13a, 13c sont orientés dans un sens tracteur, compte tenu de la rotation de la roue dans le sens de la flèche 16, et les rayons 13b et 13d sont orientés dans le sens non tracteur. Les figures 6 et 7 sont relatives à une autre variante de mise en oeuvre de l'invention. Tous les rayons non croisés 17a, 17b, 17c, 17d.... sont inclinés dans le sens tracteur. Cette inclinaison est relativement faible, de l'ordre de 0,5 degré, de préférence inférieure à 1 degré. Une telle inclinaison de l'ensemble des rayons de la nappe non croisés est obtenue en déséquilibrant la tension au repos des rayons croisés de l'autre nappe, c'est-à-dire en tendant davantage les rayons non tracteurs 18b, 18d, que les rayons tracteurs 18a, 18c. En charge, lorsqu'un effort moteur est transmis par la chaîne, les rayons tracteurs se rechargent en tension, les rayons non tracteurs se déchargent. La différence de tension est déterminée de préférence pour que les tensions s'équilibrent en charge pour un couple moteur moyen. Du côté non croisé, une proportion plus importante du moment d'entraînement est transmise en direction de la jante. De ce qui précède, on comprend que l'idée générale de l'invention est d'inverser la position des nappes de rayons pour que les rayons non croisés soient du côté de la roue libre, et en plus d'incliner dans le sens tracteur tout ou partie des rayons non croisés de façon que les proportions du moment d'entraînement qui transitent par les deux nappes soient plus équilibrées. Naturellement, la présente description n'est donnée qu'à titre indicatif, et l'on pourrait adopter d'autres mises en oeuvre de l'invention sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. En particulier, il va de soi que l'invention s'applique à des roues à rayons droits ou coudés. Le mode d'accrochage des rayons au moyeu et à la jante n'est pas non plus limitatif. Les rayons usuels sont métalliques. Mais l'invention pourrait aussi s'appliquer à des rayons composites. L'invention n'est pas limitée à une roue à vingt rayons, elle pourrait tre appliquée à tout autre nombre de rayons. Les différents modes de mise en oeuvre décrits pourraient tre combinés entre eux. REVENDICATIONS 1. Roue arrière de bicyclette comprenant un moyeu central (2) présentant vers chacune de ses extrémités une joue d'accrochage (7,8) pour les rayons, l'une des joues étant en retrait vers le milieu du moyeu, et le moyeu se prolongeant au-delà de cette joue par un embout (6) prévu pour la roue libre et les pignons, une jante présentant une section symétrique, des rayons de liaison entre le moyeu et la jante, les rayons étant répartis selon deux nappes (3,4) accrochées à la jante et à l'une des joues du moyeu, une nappe de rayons non croisés (3) située du côté prévu pour les pignons, et une nappe de rayons croisés (4) de l'autre côté, caractérisée par le fait que les rayons non croisés (3a, 3b, 3c, 3d..., 13a, 13b, 13c, 13d...... 17a, 17b, 17c, 17d.....) sont inclinés selon un angle faible par rapport à la direction radiale d'un rayon de telle façon qu'une partie au moins des rayons non croisés soit inclinée dans un sens tracteur pour la transmission du moment d'entraînement depuis le moyeu vers la jante. 2-Roue arrière selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les points d'accrochage des rayons non croisés (3a, 3b, 3c, 3d...) à la joue (7) du moyeu (2) sont rapprochés deux par deux. 3. Roue arrière selon la revendication 2 comprenant une nappe de dix rayons non croisés, caractérisée par le fait que les points d'accrochage rapprochés de deux rayons adjacents forment avec l'axe du moyeu (2) un angle compris entre 7 et 15 degrés. 4. Roue arrière selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les points d'accrochage forment avec l'axe du moyeu un angle de 10 degrés. 5. Roue selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les points d'accrochage des rayons non croisés (13a, 13b, 13c, 13d...) sur la jante (15) sont écartés deux par deux par rapport à une répartition régulière le long de la jante. 6. Roue selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les points d'accrochage des rayons (17a, 17b, 17c, 17d...) de la nappe de rayons non croisés sont répartis régulièrement sur le moyeu et sur la jante, et qu'au repos les rayons non tracteurs (18b, 18d...) de la nappe de rayons croisés sont plus tendus que les rayons tracteurs (18a, 18c...).