Brevet FR2852915A1 — publié le 20041001

Frein à disque pour cycles VTT ou route, à étrier intégré dans la structure du cycle, fourche avant ou cadre de roue arrière. Secteur technique de l'invention: La présente invention concerne le secteur technique des cycles en général, et notamment des cycles dits " VTT " pour le " tout-terrain " ou dits " de route>" pour la course ou les randonnées, et tout véhicule comportant des systèmes de freinage identiques ou analogues à ceux des " cycles ", y 10 compris vélomoteurs, " scooters ", bicyclettes, patinettes, motos, fauteuils roulants et analogues que saura déterminer l'homme de métier. L'ensemble sera désigné par simplicité par " cycles " ou Art antérieur: On connaît naturellement des systèmes de freinage pour cycles, notamment dans les deux secteurs suivants. VTT (figure 1) On connaît des systèmes de freinage à disque, avec étrier 5 de frein séparé de la fourche 1 pour la roue avant, ou du cadre pour la roue arrière. L'étrier constitue une pièce à part entière, et est généralement solidaire des bras de fourche ou des haubans du cadre par l'intermédiaire de vis de fixation 4 et de supports de fixation 2 et 3 coopérant entre eux. Inconvénients de cette solution - Le poids est trop élevé. - La rigidité est trop faible. - " Design " ou conception compliqué en raison de l'ajout (évolution historique du VTT) de plusieurs fonctions. - Coût de la fonction frein ajouté et non intégré Route Dans le cas précis de la route, le disque est absent car le rapport poids/efficacité de la fonction freinage est nettement favorable aux freins classiques (patins qui serrent la jante). Inconvénients de cette solution - Performance non optimum surtout sous la pluie - Design basique et compliqué (multitude de pièces liée à la conception de la fonction train à patin) On notera que le poids de la fonction disque dite " classique " c'est-à-dire de l'art antérieur, est trop élevé pour que cette fonction " frein à disque " puisse 20 être mise en oeuvre sur les vélos de course. Le poids est donc un facteur important. Problème technique posé: Il existe donc un besoin important et reconnu pour un système de freinage 25 performant à disque, pour cycles, aussi bien pour VTT que pour route, et analogues décrits ci-dessus, combinant légèreté et rigidité, tout en conservant ou augmentant l'efficacité de freinage. On voit immédiatement que ces objectifs sont antagonistes. L'invention concerne des cycle, du type comportant une " structure " portant la selle, le pédalier et autres organes, et au moins deux roues. Résumé de l'invention: Le concept général sur lequel repose l'invention consiste à intégrer l'étrier de 10 frein à disque dans la structure du cycle, en des emplacements disponibles, c'est-à-dire soit le bras de fourche de la roue avant, soit les haubans ou bras oscillants de cadre de la roue arrière. Cette intégration a posé un problème technique supplémentaire, car chercher à intégrer un étrier de frein dans des volumes d'encombrement bien définis par les fabricants de cycles et très 1 5 limités ne pouvait que générer des contraintes sévères. Ces contraintes sont peut être la raison pour laquelle, à ce jour, on n'a pas recherché de solution dans ce " sens. Notamment, l'homme de métier savait qu'il allait inévitablement rencontrer de nombreuses difficultés, dont les suivantes: Difficultés majeures: réglage du centrage du disque par rapport aux plaquettes - développement du système de freinage proprement dit - résistance mécanique L'un des mérites de l'invention est d'avoir cherché une solution dans cette voie très élégante techniquement mais corollairement très difficile, et d 'avoir trouvé une solution technique applicable dans la pratique. L'invention concerne donc des cycles caractérisés en ce que: - ils comportent un système de freinage à disque au moins sur une de leurs roues, - et en ce que l'étrier de ce système de freinage à disque est intégré dans la structure du cycle. L'homme de métier aura compris que, dans toute la présente demande, y compris les revendications, " " de cycle désigne les éléments tubulaires qui forment la structure générale du cycle, et sur lesquels sont fixés les roues, le pédalier, la selle, etc... Points originaux de la solution - Globaliser les fonctions fourche (direction, suspensions...) et freinage et avoir une offre complète pour les constructeurs de cycles. - Gain important de poids et en coût, à fonction de freinage équivalente. - Augmentation de la rigidité. - Augmentation des performances à poids égal (pour la route) Selon un mode de réalisation particulier, le cycle selon l'invention comporte un tel système de freinage sur la roue avant et la roue arrière. Comme on le verra, on parvient à une solution techniquement efficace, avec 25 de plus un " design " élégant car donnant au cycle une silhouette très fluide, qui est de plus en plus recherchée, en employant de préférence: un disque flottant (c'est-à-dire, comme le sait l'homme de métier, une disposition qui permet un déplacement axial du disque (pour optimiser l'alignement du disque par rapport aux plaquettes)) - des pièces standard telles que vis, pistons et plaquettes (c'est-à-dire issues de disques classiques). Cette possibilité n'était pas non plus évidente, car les pièces standard ne sont pas conçues pour être intégrées dans des volumes réduits. L'homme de métier comprendra que cette possibilité, offerte par l'invention, 10 d'employer des pièces standard contribue à la réduction du coût, et ne crée pas les difficultés industrielles qu'aurait créé le besoin de nouvelles pièces. Description détaillée de l'invention: L'invention concerne donc selon un premier mode de réalisation un cycle caractérisé en ce que: 1 5 - il comporte un système de freinage à disque au moins sur une de ses roues, - et en ce que l'étrier de ce système de freinage à disque est intégré dans le bras de la fourche de la roue avant du cycle. On se référera à la figure 2, à la figure 4 et à la figure 5. Sur les figures 4 et 5, on verra que l'invention peut s'appliquer, aussi bien en mode à commande hydraulique qu'à un mode à commande par câble, sur le bras de fourche avant ou le cadre arrière (14). Selon un mode de réalisation particulier, le système de freinage est à commande hydraulique (figure 2, figure 3, figure 4). La figure 2 est une vue en perspective 3D selon deux angles différents, figure 2A et figure 2B, o l'on remarque que selon l'invention l'étrier démontable 6 est intégré dans le bras de fourche 1 (ou cadre) qui comprend l'éther non démontable de la roue avant, ce qui procure les avantages techniques recherchés ainsi qu'un " design " plus fluide. La figure 3 est, comme la figure 2, une vue en perspective 3D de la structure du cycle et notamment des haubans 20 du cadre de roue arrière, montrant également l'intégration de l'étrier 6 selon l'invention et l'aspect qui en découle. Sur la figure 4, l'étrier démontable 6 et le bras de fourche (ou cadre) 14 sont solidaires grâce aux vis 01 et 02 (12 et 13) . Le liquide hydraulique 10 communique depuis la durite 11 (elle-même reliée au levier de frein) avec le bras de fourche (ou cadre) par l'intermédiaire de la vis 03 (10) puis communique entre le bras de fourche (ou cadre) 14 et l'étrier démontable 6 par le canal 01 (8). Le liquide sous pression agit sur les pistons 15 qui agissent eux-mêmes sur les plaquettes 7. Le freinage est ainsi obtenu par le 15 serrage des plaquettes sur le disque. (le disque n'est pas représenté, il est solidaire de la roue) Selon un autre mode de réalisation particulier, le système de freinage est à commande par câble (figure 5). L'étrier démontable 6 et le bras de fourche (ou cadre) 14 sont solidaires 20 grâce aux vis 01 et 02 (12, 13). Le câble fait tourner le levier 18 au travers de son passage 16. Le levier 18, par sa rotation et la forme particulière de la came 17, transmet un mouvement de translation axiale de la came qui déplace ainsi la plaquette 1 (7) . La plaquette 2 (7' ) est immobile. La plaquette 1 (7) pousse le disque (non représenté) qui se déforme et vient 25 en contact avec la plaquette 2 (7' ). Le freinage est ainsi obtenu par le serrage des plaquettes sur le disque. La figure 6 représente une vue en coupe d'un étrier intégré selon l'invention, à commande hydraulique. Les références ont les mêmes significations que sur la figure 4, le disque 20 étant de plus représenté. La figure 7 représente une vue en coupe d'un étrier intégré selon l'invention, à commande à câble. Les références ont les mêmes significations que sur la figure 5, le disque 20 étant de plus représenté. Les figures 6 et 7 montrent bien l'intégration de l'étrier de frein à disque dans la structure. Avantages de l'invention - Gain de poids, en supprimant les fonctions suivantes des solutions 1 0 existantes dans le cas du VTT: 1. vis de fixations étriers / bras de fourche (avant) et étrier/ cadre (arrière). 2. supports de fixations sur les bras de fourche (avant) et sur le cadre (arrière). 3. supports de fixations sur les étriers. Intégration d'un demi-étrier dans la fourche ou cadre. - Gain de puissance de freinage à poids équivalent dans le cas de la route. - Gain de rigidité. - Offre constructeur globalisée au niveau des fonctions. - Réduction des coûts par suppressions de pièces dans le cas du VTT. - " Design "> de l'étrier tout à fait intégré au bras de fourche (avant) ou au cadre (arrière) en terme de coloris, matériaux, finitions, homogénéité des formes. L'invention concerne les cycles comportant au moins un des systèmes décrits. L'invention concerne également des cycles comportant au moins un des 5 systèmes décrits, mais dont la structure serait différente, par exemple fourche ou bras oscillant mono-bras, ou toute structure accessible à l'homme de métier, de celle envisagée sur les figures annexées: l'homme de métier saurait alors effectuer les adaptations sans aucune difficulté. L'homme de métier comprendra que l'on peut éventuellement équiper la 10 roue avant d'une commande hydraulique et la roue arrière d'une commande à câble, bien que ce ne soit pas recommandé; de telles options évidentes ne sortent pas du cadre de l'invention, de même que l'on peut équiper une roue, ou les deux. Dans le cas d'autres types de cycles, comme les fauteuils roulants, l'homme 15 de métier saura adapter ce qui précède sans aucune difficulté. L'invention concerne également les éléments de structure de cycle, comme le bras de fourche de roue avant ou les haubans de cadre de roue arrière, équipés ou adaptés d'au moins un des systèmes décrits, ou adaptés pour recevoir un tel système. L'invention concerne encore les pièces détachées telles que étrier, plaquettes, éléments de fixation, éléments de commande de freinage, etc... dans la mesure o elles sont adaptées pour être intégrées à un système de freinage selon l'invention. Applications - Cette innovation s'applique à tous types de vélos, notamment les Vélos de course et les Vélos Tout Terrain. - L'invention peut-être appliquée avec un système de freinage par disque, hydraulique ou par câble. - L'invention s'applique pour le freinage de la roue avant (intégration dans le bras de fourche) et pour le freinage de la roue arrière (intégration dans le cadre). - L'invention s'applique dans le cas de bicyclettes dotées des suspensions (avant; arrière; avant et arrière (bras oscillant)) ou dans le cas de bicyclettes rigides (non dotées de suspensions). - L'invention peut s'appliquer aussi dans le cas de système de freinage utilisant un double disque (double disque avant; double disque 10 arrière; doubles disques avant et arrière). - Mono bras avant et arrière, suspendu ou non. L'invention couvre également tous les modes de réalisation et toutes les applications qui seront directement accessibles à l'homme de métier à la 1 5 lecture de la présente demande, de ses connaissances propres, et éventuellement d'essais simples de routine. 1 0 REVENDICATIONS 1 Cycle, du type comportant une "structure" portant la selle, le pédalier et autres organes, et au moins deux roues, caractérisé en ce que: - il comporte un système de freinage à disque au moins sur une de ses roues, et en ce que l'étrier de ce système de freinage à disque est intégré dans le bras de la fourche de la roue avant du cycle et / ou les haubans ou bras oscillants de cadre de la roue arrière. 2 Cycle selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit système de freinage est à commande hydraulique ou à commande par câble, sur le bras de fourche avant ou le cadre arrière (14). 3 Cycle selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le système de freinage est à commande hydraulique et en ce que l'étrier démontable 6 15 est intégré dans le bras de fourche 1 (ou cadre) qui comprend l'étrier non démontable de la roue avant. 4 Cycle selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'étrier 6 est intégré dans la structure du cycle et notamment des haubans 20 ou bras oscillants de cadre de la roue arrière. 5 Cycle selon la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce que l'étrier démontable 6 et le bras de fourche (ou cadre) 14 sont solidaires grâce aux vis 01 et 02 (12 et 13), le liquide hydraulique communique depuis la durite 11 (elle-même reliée au levier de frein) avec le bras de fourche (ou cadre) par l'intermédiaire de la vis 03 (1 0) puis communique entre le bras de fourche 25 ' (ou cadre) 14 et l'étrier démontable 6 par le canal 01 (8), le liquide sous pression agissant sur les pistons 15 qui agissent eux-mêmes sur les plaquettes 7, le freinage étant ainsi obtenu par le serrage des plaquettes sur le disque (20). 1 1 6 Cycle selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le système de freinage est à commande par câble, et en ce que l'étrier démontable 6 et le bras de fourche (ou cadre) 14 sont solidaires grâce aux vis 01 et 02 (12, 13), le câble fait tourner le levier 18 au travers de son passage 16, le levier 5 18, par sa rotation et la forme particulière de la came 17, transmet un mouvement de translation axiale de la came qui déplace ainsi la plaquette 1 (7), la plaquette 2 (7' ) étant immobile, la plaquette 1 (7) poussant le disque (non représenté) qui se déforme et vient en contact avec la plaquette 2 (7' ), le freinage étant ainsi obtenu par le serrage des plaquettes sur le disque 1o (20). 7 Cycle selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il comporte au moins un des systèmes de freinage décrits, sur au moins une de ses roues, et / ou comporte un système de freinage utilisant un double disque (double disque avant; double disque arrière; doubles 15 disques avant et arrière). 8 Cycle selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que la structure est à fourche ou bras oscillant mono-bras, et / ou est dotée des suspensions (avant; arrière; avant et arrière (bras oscillant)) ou est une structure de bicyclette rigide (non dotées de suspensions), ou à Mono bras 20 avant et arrière, suspendu ou non. 9 Cycles selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que sa structure est celle d'un fauteuil roulant. Eléments de structure de cycle, comme le bras de fourche de roue avant ou les haubans de cadre de roue arrière caractérisés en ce que ils sont: 25 équipés pour recevoir au moins un des systèmes de freinage décrits selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, ou adaptés pour recevoir un tel système. 1 1 Pièces détachées telles que étrier, plaquettes, éléments de fixation, éléments de commande de freinage, etc... caractérisées en ce que elles sont 30 adaptées pour être intégrées à un système de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 12 Systèmes de freinage à disque, à étrier intégré dans la structure d'un cycle, tel que décrit selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 13 Application des cycles, systèmes de freinage, éléments de structure et pièces détachées selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 à tous 5 types de vélos, notamment les Vélos de course, les Vélos de route, et les Vélos Tout Terrain VTT; les motos, bicyclettes, fauteuils roulants, vélomoteurs, " scooters ", patinettes, - avec au moins un système de freinage par disque, hydraulique ou par câble. - pour le freinage de la roue avant (intégration dans le bras de fourche) et pour le freinage de la roue arrière (intégration dans le cadre). - dans le cas de bicyclettes dotées des suspensions (avant; arrière; avant et arrière (bras oscillant)) ou dans le cas de bicyclettes rigides (non dotées de suspensions). - dans le cas de système de freinage utilisant un double disque (double disque avant; double disque arrière; doubles disques avant et arrière). - dans le cas de cycles comportant un Mono bras avant et arrière, suspendu ou non