Brevet FR2832672A1 — publié le 20030530

Moyeu de roue et roue avant un tel moyeu L'invention concerne un moyeu de roue, ainsi qu'une roue ayant un tel moyeu. Notamment mais non exclusivement, l'invention concerne un moyeu et une roue de bicyclette. Particulièrement, l'invention concerne un moyeu de roue avant de bicyclette. De façon connue, un tel moyeu comprend un axe par lequel il est assemblé à la fourche ou le cadre de la bicyclette, un corps de moyeu auquel les rayons de liaison avec la jante sont accrochés. Entre l'axe et le corps de moyeu se trouvent des roulements, généralement deux, un à chacune des extrémités de l'axe. Compte tenu du rapport entre le diamètre de la roue et la distance entre les roulements, il est nécessaire de régler avec précision le jeu axial des roulements pour éliminer tout jeu latéral au niveau de la jante. Une des solutions largement utilisée consiste à utiliser des roulements avec des cônes cuvette. Une telle solution est décrite dans de nombreux brevets, et par exemple décrite dans le brevet FR 780 617. Pour un tel montage, le jeu de roulement est ajusté de façon relativement simple, en resserrant plus ou moins les cônes cuvettes dans lesquels les billes circulent. Une autre solution consiste à utiliser des roulements industriels à cages coaxiales. Un tel montage est par exemple décrit dans la demande de brevet FR 2 724 431. Selon un montage classique de ces roulements, la cage externe est montée à force dans son logement du corps de moyeu, et le jeu de roulement est ajusté en agissant sur les cages internes à l'aide d'un écrou vissé sur l'axe du moyeu, de façon à générer sur les billes une pré-charge avec une composante axiale. Un tel montage donne de bons résultats. Toutefois il exige que le diamètre de l'axe de moyeu soit parfaitement ajusté au diamètre intérieur du roulement dans les zones où les roulements sont montés. En effet, le réglage du jeu de roulement ne permet pas de corriger le jeu radial entre la cage interne et l'axe. Pour limiter ce jeu une opération de rectification de l'axe est nécessaire avec des tolérances d'usinage très petites, inférieures généralement à 10 microns pour être compatible avec la tolérance de la cage interne du roulement qui est de l'ordre de 8 microns. Dans ces conditions l'axe du moyeu est cher à usiner. Pour remédier à cela, la demande de brevet FR 2 771 370 propose d'utiliser un roulement dont la cage intérieure est tronconique, et où le jeu est ajusté à l'aide d'une bague tronconique complémentaire que l'on force plus ou moins dans la cage intérieure. Un tel montage permet de régler simultanément le jeu axial et le jeu radial. Son inconvénient est qu'il faut un roulement spécifique à cage tronconique, donc cher par rapport à un roulement industriel standard. D'autre part, dans le cas d'une utilisation du moyeu avec un dispositif de blocage rapide, il est nécessaire qu'il ait un passage pour la tige du blocage rapide de roue. La réalisation de ce passage complique plus encore la réalisation de l'axe de moyeu. Les axes de moyeux sont couramment réalisés à partir de tubes étirés à froid ou à partir de barres percées. Ces moyens d'obtention sont onéreux. Un des objectifs de l'invention est de proposer un moyeu utilisant des roulements industriels et dont le jeu est réglé de manière simple. Un deuxième objectif de l'invention est de proposer un moyeu compatible avec un dispositif de blocage rapide et pour lequel la réalisation du passage de tige de blocage rapide ne nécessite pas d'opérations spécifiques tel que le perçage. Un autre objectif de l'invention est de proposer un moyeu à roulement industriel qui garantit un montage précis tout en étant relativement bon marché à fabriquer. Le but de l'invention est atteint par la fourniture d'un moyeu comprenant un arbre de moyeu, un corps de moyeu monté en rotation libre autour de l'arbre et au moins un roulement ayant une cage externe, montée fixe par rapport au corps de moyeu et une cage interne montée fixe par rapport à l'arbre du moyeu, ledit arbre de moyeu étant susceptible d'avoir un diamètre extérieur variable. Etant donné que l'arbre est susceptible d'avoir un diamètre extérieur variable, il est possible d'en réduire le diamètre pour permettre l'insertion de celui-ci dans les cages internes de roulement, puis de l'augmenter afin de réduire le jeu radial de montage de ceux-ci sur l'arbre. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'arbre est élastiquement déformable et le diamètre nominal de l'arbre est légèrement supérieur au diamètre intérieur des cages interne des roulements. Enfin, dans un mode préférentiel de réalisation de l'invention, l'arbre est constitué d'une goupille cylindrique creuse fendue. Ce type de goupille est couramment fabriquée à partir de tôles laminées découpées et roulées, ce qui constitue l'un des moyens le plus économique pour la réalisation de tube. L'invention consiste également en une roue équipée d'un moyeu tel que défini ci-avant. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit et du dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est une vue en perspective d'un moyeu avant de roue de bicyclette selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe du moyeu de la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective extérieure du chapeau, - la figure 4 est une perspective intérieure du chapeau, - la figure 5 est une vue en perspective de l'arbre de moyeu décrit à la figure 3. La figure 1 représente à titre d'illustration de l'invention un moyeu avant prévu pour une roue de bicyclette à rayon. Mais, comme cela apparaîtra plus clairement par la suite, l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation. Le moyeu 1 est constitué d'un corps de moyeu 3 et d'un arbre 2 montés en rotation l'un par rapport à l'autre par l'intermédiaire de palier à roulement. Aux deux extrémités axiales du corps de moyeu 3 sont disposés des disques 5 et 6 sur lesquels viendront se fixer des rayons. L'arbre 2 n'est pas visible sur cette vue en perspective car il est recouvert à ses deux extrémités par un chapeau 4 prévu pour garantir la protection et améliorer l'étanchéité du montage des roulements. Le corps du moyeu est un volume de révolution, il est de tout type approprié. Chacun des disques 5 et 6 présente une série de perçage prévu pour l'accrochage de rayons. Les disques sont ici prévus pour des rayons coudés. Ce n'est pas limitatif, et le corps de moyeu pourrait présenter des créneaux ou tout autre dispositif d'accrochage prévu pour des rayons coudés ou droits. Le corps de moyeu pourrait également être prévu pour avoir une liaison avec la jante par des bâtons ou des disques, le corps de moyeu pourrait être d'un seul tenant avec ces éléments. La figure 2 montre une coupe longitudinale du moyeu représenté à la figure 1. Selon le mode de réalisation illustré, l'arbre 2 est creux pour permettre le montage ultérieur d'un axe de blocage rapide. Sa longueur est telle qu'il correspond sensiblement à l'écartement des deux bras de fourche entre lesquels la roue sera montée. Deux roulements 9 et 10 relient le corps de moyeu à l'arbre. Ces roulements sont de type industriel standard, c'est-à-dire qu'ils ont des cages internes 13 et 14 et externes 11 et 12 entre lesquelles circulent des billes. Les roulements sont de tous type approprié du commerce. Ils peuvent être ou non étanches. Pour la construction illustrée on a utilisé des roulements de type 6000, présentant les dimensions suivantes : - diamètre interne égale à 10 millimètres, - diamètre externe égal à 26 millimètres, - et largeur égale à 8 millimètres. Ces dimensions n'ont pas de valeur limitative pour l'invention. De façon classique, les cages sont montées à force dans les logements 15 et 16 du corps de moyeu qui sont ouverts vers l'extérieur. Chacun des logements est délimité vers l'intérieur du corps de moyeu par un épaulement 17,18 contre lequel porte la cage externe des roulements selon une direction axiale. Dans le mode de réalisation illustré, l'arbre est constitué d'une entretoise creuse et fendue de type goupille cylindrique formée par une feuille enroulée selon un cylindre dont les bords sont amenés à proximité l'un de l'autre pour délimiter une fente. La présence de la fente confère à l'arbre la possibilité d'avoir un diamètre extérieur variable, ainsi qu'une certaine élasticité dans les variations de diamètre extérieur. En particulier en donnant à la fente une largeur initiale non nulle, il est possible de réduire élastiquement le diamètre de l'arbre à une valeur inférieure à son diamètre nominal. L'arbre tend à reprendre son diamètre nominal lorsque la contrainte de réduction cesse. Dans ces conditions, on comprend qu'on peut réaliser un rattrapage de jeu en choisissant un diamètre nominal de l'arbre supérieur au diamètre interne des roulements et en donnant à la fente une largeur suffisante pour que le diamètre de l'arbre puisse être ramené élastiquement à une valeur inférieure au diamètre interne du roulement. L'arbre est réalisé à partir d'une feuille d'acier roulée d'épaisseur 1,6 mm. Bien entendu, des feuilles d'une matière autre que l'acier et/ou d'une épaisseur différente peuvent être utilisées pour réaliser l'invention. Une fois la feuille mise en forme cylindrique, le diamètre extérieur est égal à 10,25 0, 2 mm avec une fente au moins égale à 0,5 mm. Ces valeurs sont à mettre en correspondance avec le diamètre interne du roulement qui est de 10 mm. Bien entendu, d'autres combinaisons diamètre extérieur de l'axe avant son insertion dans le moyeu et diamètre intérieur du roulement sont également envisagées dans le cadre de cette invention. La figure 5 montre en perspective l'arbre 2 hors du moyeu 1. La largeur de la fente 7 est telle que lorsque le diamètre extérieur de l'arbre est par compression de celui-ci ramené à une valeur de 10 mm, les deux bords latéraux de la fente 7 ne sont pas en contact. La réalisation de l'arbre, telle qu'elle vient d'être décrite n'est pas la seule possible envisagée par l'invention. En effet, toute manière connue permettant la réalisation d'un arbre creux dont le diamètre extérieur peut varier convient. La figure 3 montre en perspective une vue du chapeau 4. Celui-ci comprend un corps de chapeau de forme cylindrique prolongée à une de ces extrémités axiales par une collerette 21 s'étendant radialement vers l'extérieur du corps de chapeau, laquelle se termine par une lèvre 22 cylindrique. L'autre extrémité du corps de chapeau se prolonge par un disque d'appui 19 s'étendant radialement vers l'intérieur puis par un cylindre de guidage 20 dont le diamètre extérieur est inférieur au diamètre extérieur du corps de chapeau. La figure 4 montre sous un autre angle le chapeau 4 en perspective dévoilant l'intérieur de celui-ci. Six patins 23 sont régulièrement disposés autour de l'axe central du chapeau. Ces patins 23 sont reliés au reste du chapeau par l'intermédiaire de nervures 24 disposées radialement. Chacun des patins 23 comprend une surface de contact 26 et une surface de pression 25. L'ensemble de six surfaces de contact 26 se trouvent sur un cylindre centré sur l'axe du chapeau et ayant un diamètre sensiblement égal à 10 mm dans le mode de réalisation illustré. Chacune des surfaces de pression 25 est située sur un disque faisant saillie par rapport au reste du chapeau 4. D'autres modes de réalisation du chapeau sont bien entendus possibles sans sortir du cadre de l'invention. Le montage du moyeu s'opère de la façon suivante. Les roulements 9 et 10 sont montés en force dans les logements 15, 16 du corps de moyeu 3, les cages externes de ceux-ci 11 et 12 étant en appui contre les épaulements 17,18. L'arbre 2 configuré comme une goupille cylindrique creuse fendue est comprimée afin de se positionner dans les cages internes 13 et 14 des deux roulements 9 et 10. Une fois libre, la goupille exerce une force radiale sur la cage interne 13 et 14. Cette force radiale permet de rattraper le jeu axial du montage du roulement. Un tube 27 en matière plastique est disposé à l'intérieur de l'arbre 2 pour garantir l'étanchéité. De préférence, le tube 27 est avant montage légèrement plus long que l'arbre de moyeu de façon à assurer une parfait étanchéité du montage. Un premier chapeau 4 est glissé sur l'une des extrémités de l'arbre 2, les patins 23 venant en contact avec l'arbre. Une première rondelle 29 est insérée entre le fond du chapeau et le bout de l'arbre. Une fois en place, les surfaces de pression 25 des patins 23 sont en appui contre la cage interne du roulement 10 et les surfaces du bout de l'arbre, de la rondelle et du fond du chapeau sont également en appui les uns contre les autres. Avant la mise en place du deuxième chapeau 4 sur l'autre extrémité de l'arbre 2, une deuxième rondelle 29 est choisie parmi un ensemble de rondelles d'épaisseur variable de façon à rattraper les jeux longitudinaux de telle façon qu'une fois le chapeau en place il n'y ait plus de jeu ni entre le fond du chapeau et l'arbre, ni entre la surface d'appui du patin et la cage interne du roulement. Pour cela, avant le montage de la seconde rondelle, on mesure la longueur de l'arbre qui est en saillie par rapport à la cage interne du roulement pour déterminer l'épaisseur de la deuxième rondelle qui convient pour rattraper le jeu longitudinal. Le moyeu 1 ainsi assemblé est prêt pour le montage de la jante grâce à la fixation et à la tension de rayon sur chacun des disques 5 et 6. NOMENCLATURE 1 moyeu 2 arbre 3 corps de moyeu 4 chapeau 5 disque 6 disque 7 fente 8 corps de chapeau 9 roulement 10 roulement 11 cage externe 12 cage externe 13 cage interne 14 cage interne 15 logements 16 logements 17 épaulement 18 épaulement 19 disque d'appui 20 cylindre 21 collerette 22 lèvre 23 patin 24 nervure 25 surface de pression 26 surface de contact 27 tube de plastique 29 rondelle REVENDICATIONS 1-Moyeu (1) comprenant un arbre (2) de moyeu, un corps de moyeu (3) monté en rotation libre autour de l'arbre et au moins un roulement (9,10) ayant une cage externe (11,12) et interne (13,14) coaxiale de diamètre intérieur D, la cage externe (11,12) étant montée fixe par rapport au corps de moyeu et la cage interne étant montée fixe par rapport à l'arbre (2), caractérisé en ce que l'arbre (2) a un diamètre extérieur variable élastiquement, susceptible de varier entre une valeur supérieure au diamètre D et une valeur inférieure du diamètre D. 2-Moyeu (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre est constitué par une goupille cylindrique creuse fendue. 3-Moyeu (1) selon la revendication 2 où le diamètre D a une valeur de 10 mm, caractérisé en ce que la goupille a avant son introduction dans le moyeu un diamètre extérieur compris entre 10,05 et 10,45 mm. 4-Moyeu (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un chapeau (4) placé sur l'une des extrémités de l'arbre (2) et comportant une surface de pression mise en contact avec la cage interne du roulement (9, 10). 5-Moyeu (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un tube d'étanchéité est inséré dans l'arbre (2). 6-Roue comprenant une jante périphérique et un moyeu central selon l'une des revendications 1 à 5.