Brevet FR2855491A1 — publié le 20041203

Dispositif de fixation en porte-à-faux d'une roue de vélo sur un cadre La présente invention concerne un dispositif de fixation en porte-à-faux d'une roue de vélo sur un cadre. A la différence d'une fixation par une 5 fourche, les fixations en porte-à-faux des roues de vélos ne nécessitent qu'un seul bras issu du cadre de vélo. On appelle également ces fixations, des fixations monobras. Dans un dispositif à fixation monobras, une partie des éléments et des fonctions habituellement présentes sur le moyeu d'une roue traditionnelle 10 peut avantageusement rester, à demeure sur le cadre. On parle alors de moyeu interne qui est monté rotatif sur le cadre par l'intermédiaire de palier à roulement et qui porte d'une part les pignons de chaine et éventuellement un disque de frein, et d'autre part un moyeu externe lequel est propre à la roue et concentre les rayons, les bâtons ou les flancs de celle-ci. La liaison 15 entre le moyeu externe et le moyeu interne doit être facilement désolidarisable et assurer une bonne transmission des efforts. Parmi les efforts qui doivent être transmis entre moyeu externe et moyeu interne, il y a le couple de la chaîne, le couple de freinage lorsque le freinage est réalisé par un disque et que celui-ci se trouve fixé sur le moyeu interne, les efforts 20 radiaux et les efforts latéraux exercés sur la roue dès que celle-ci n'est pas parfaitement verticale. Ceci étant le cas lorsque le cycliste adopte la position dite en danseuse ou encore dans un virage. On considère que la force exercée latéralement au plan de la roue au niveau de son contact avec le sol peut atteindre 300 N. La liaison entre le moyeu externe et le moyeu interne 2 5 doit également transmettre une force radiale orientée dans le plan de la roue, on estime que cette force peut atteindre 5000 N. Le document FR 2 684 063 décrit une telle fixation dans lequel un moyeu interne appelé fusée est monté rotatif dans un alésage du cadre et sur lequel la roue est fixée. La fusée possède un diamètre réduit et pour 30 s'assurer que la fixation résistera aux différents efforts auxquels la roue est soumise, et en particulier aux efforts latéraux, la fixation est faite par un écrou fileté. Une telle fixation nécessite par conséquent l'utilisation d'un outil pour pouvoir être manipulée. D'autre part, lorsque la roue est retirée de la fixation, la fusée présente une longueur importante faisant saillie et risque 35 d'être endommagée lors des manipulations o des stockages du vélo sans roue. Le document EP 1 153 827 décrit un dispositif de fixation monobras comprenant également un moyeu interne monté rotatif dans le cadre du vélo et contre lequel est fixée la roue. La zone d'appui du moyeu de la roue, appelée moyeu externe contre le moyeu interne est réalisée par un cône. Bien qu'une telle surface permette de combiner le centrage de la roue et la transmission des efforts latéraux auxquels la roue est soumise, elle présente de nombreux inconvénients. Tout d'abord elle nécessite une importante 5 occupation du volume axial au niveau du moyeu. D'autre part, elle peut être source d'une imprécision de positionnement axial du plan médian de la roue. Un autre inconvénient du dispositif décrit dans ce document est qu'il faut chercher avec précision à positionner angulairement la roue avant de pouvoir actionner le mécanisme de serrage, du fait de la présence des trois 10 goupilles prévues pour transmettre le couple d'entraînement de la chamne. Enfmin un inconvénient majeur de ce type de construction réside dans le jeu existant entre les goupilles et les logements qui les reçoivent. Ce jeu fonctionnel, pour permettre l'insertion et l'extraction de la roue, génère un jeu angulaire de la fixation de la roue par rapport au moyeu interne. Chaque 15 accélération ou freinage successif vient respectivement placer la roue à chacune des extrémités de ce jeu angulaire. L'objectif de l'invention est de palier aux inconvénients précités et notamment de fournir un dispositif de fixation en porte-à-faux d'une roue sur un cadre qui puisse être utilisé avec un dispositif de serrage rapide et 20 qui soit peu volumineux dans la direction axiale. L'objectif de l'invention est également de fournir un dispositif de fixation d'une roue pour lequel la fixation d'une roue par un utilisateur non professionnel est simplifiée et ne nécessite pas un prépositionnement angulaire. L'objectif de l'invention est également de fournir un dispositif de fixation d'une roue réduisant le jeu angulaire. L'objectif de l'invention est également de fournir un dispositif de fixation qui assure un positionnement axial précis du plan médian de la roue. L'objectif de l'invention est atteint par un dispositif de fixation d'une 30 roue de vélo d'axe A sur un cadre comprenant: un moyeu interne monté rotatif sur ledit cadre par l'intermédiaire d'au moins un palier à roulements et équipé d'une zone interne d'appui axial, un moyeu externe relié à la jante de ladite roue par l'intermédiaire de rayons, de bâtons ou de flasques, et comprenant une zone externe d'appui 35 axial coopérant avec ladite zone interne de transmission d'effort, des moyens de serrage dudit moyeu externe sur ledit moyeu interne, dispositif caractérisé en ce que lesdites zones interne et externe d'appui axial sont situés à une distance de l'axe au moins supérieure à 20 mm, de préférence 25 mm. Grâce à l'écartement des zones interne et externe d'appui axial d'une distance supérieure à 20 mm, de préférence 25 min, pour un même couple de serrage, le risque de décollement de la roue, lorsqu'elle est soumise à un effort latéral, est moindre. De préférence les zones d'appui axial sont réparties au voisinage d'un cercle de rayon R supérieur à 25 mm. On parle alors d'appuis plan dont l'occupation axiale est minimale. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, la zone d'appui interne est ménagée à la périphérie d'une platine ayant la forme d'une 10 cuvette. Dans un mode de réalisation préféré les zones d'appui interne et externe comprennent une pluralité de dents, lesquelles constituent des moyens de transmission du couple d'entraînement de la chaîne ainsi que du couple de freinage. L'invention comprend également les caractéristiques qui ressortiront de la description qui suit. Cette description décrit à titre d'exemple quelques modes de réalisation de l'invention. Elle est complétée par un dessin dans lequel: - la figure 1 est un schéma fonctionnel, - la figure 2 est une vue en coupe d'un dispositif selon l'invention, - la figure 3 est une vue de face du moyeu interne du dispositif décrit à la figure 1, - la figure 4 est une vue en coupe d'un dispositif selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 5 est une vue en perspective de la couronne et de la zone externe d'appui axial. La figure 1 présente un schéma fonctionnel d'un dispositif de fixation selon l'invention. Le moyeu interne 3 est monté pivotant dans le cadre 4. Le moyeu interne 3 comprend des moyens d'appui axial répartis au voisinage 30 d'un cercle de rayon R. Le moyeu externe 2 de la roue 1 comprend des moyens d'appui axial externe 14 correspondant aux moyens d'appui axial du moyeu interne 28. Ceux-ci sont également répartis au voisinage d'un cercle de rayon R. Des moyens de centrage assurent le positionnement précis de la roue sur le moyeu interne. Le schéma de la figure 1 ne tient pas compte notamment de la présence de moyens de transmission, transmettant le, couple de la chaîne du moyeu interne à la roue. Le schéma de la figure 1 ne représente pas ni le couple de la chaîne ni le couple auquel est soumise la roue lors du freinage. On estime en général que la périphérie de la roue 1 pourrait être soumise à un effort latéral approchant 300 N. Cet effort représenté sur la figure 1 par la flèche F1 peut par exemple exister dans un virage pris à grande vitesse. Un tel effort aura tendance à désolidariser la roue du dispositif de fixation, notamment en raison du caractère axial des moyens d'appui. La force F2 correspondant à la force radiale exercée sur la roue peut être beaucoup plus importante et atteindre 5000 N. La roue est maintenue en place grâce à l'application au niveau du moyeu interne d'une force de serrage F4 orientée selon son axe. Afin d'éviter tout décollement, le rayon R 10 est choisi supérieur à 20 mm, de préférence supérieur à 25 mm. La figure 2 montre une coupe partielle d'un dispositif de fixation selon l'invention. Le moyeu interne 3 comprend un corps cylindrique monté rotatif dans un alésage du cadre 4 par l'intermédiaire de palier à roulement 5. L'une des extrémités de ce corps rotatif sert au support des pignons de la 15 chaîne de transmission. L'autre extrémité constitue une platine élargie 10. A la périphérie de cette platine 10, une collerette saillante équipée d'une pluralité de dents 11 est disposée, tandis qu'au centre de celle-ci un élément de fixation 12 prolonge le corps cylindrique. L'élément de fixation 12 est une tige filetée. Le moyeu interne peut également être équipé d'un disque de 20 freinage (non représenté). La roue 1 est du type roue à bâton, c'est-à-dire que le moyeu externe 2 et la jante sont reliés entre eux par une pluralité de bâtons 6. Bien entendu ceci n'est pas limitatif et le dispositif de fixation selon l'invention peut être utilisé pour n'importe quel type de roue. La zone centrale de la roue que l'on 25 appelle moyeu externe 2 comprend une ouverture 13 centrée sur l'axe et prévue pour laisser passer l'élément de fixation 12 précité. Accessoirement cette ouverture 13 permet le précentrage de la roue avant la fixation de celleci. Le moyeu externe 2 comprend également des moyens d'appui axial externe 14 de la roue sur le moyeu interne 3. Ceux-ci sont disposés sur un 30 cercle dont le rayon R est sensiblement égal à 25 mm et comprennent une pluralité de dents prévue pour s'emboîter entre les dents de la collerette du moyeu interne 3. L'emboîtement des dents assurent non seulement la mise en place de moyens d'appui et de transmission des efforts latéraux auxquels la roue est soumise au moyeu interne, et par la même au cadre, mais 35 également la transmission du couple de la chaîne du moyeu interne à la roue ainsi que du couple de freinage. La figure 3 montre une vue de face du moyeu interne 3 et du bras du cadre 4 avant la fixation de la roue. La pluralité de dents 11 sont disposées radialement autour de l'axe et elles sont disposées continûment sur, toute la périphérie. Ainsi il n'existe pas un nombre limité de positions angulaires dans lesquelles on pourra fixer la roue mais une pluralité de positions, autant qu'il y a de dents. On pourra également choisir une disposition continue de dents sur le moyeu interne et une disposition discontinue sur le 5 moyeu externe. En pratique, le dispositif selon l'invention est très simple à utiliser car l'utilisateur pourra présenter la roue dans n'importe quelle position angulaire, elle sera toujours prête à être reçue par le moyeu interne. Les dents sont des dents à profil pointu, c'est-à-dire qu'elles ne comportent pas de méplat à leur sommet. Ceci permet d'éviter que, lors de la 10 présentation du moyeu externe sur le moyeu interne, les sommets des dents restent en appui les uns sur les autres sans qu'elles s'engagent les unes avec les autres. Les arêtes des dents sont radiales par rapport à l'axe de la roue. Bien entendu le caractère radial de l'arête des dents n'est pas limitatif et on peut prévoir une pluralité de dents dont l'arête fait avec le rayon un angle 15 constant. En plus des fonctions précédemment décrites, l'emboîtement des dents a pour effet d'assurer le centrage de la roue. Globalement le dispositif selon l'invention permet une fixation simple, rapide tout en garantissant un positionnement précis tant axial que radial. Le dispositif de serrage est constitué d'un écrou papillon maintenu à 20 l'intérieur d'un logement du moyeu externe 2 par l'intermédiaire d'un circlips (anneau élastique). Pour faciliter le serrage et augmenter la force disponible, une rondelle de glissement 32 est insérée entre la base de l'écrou papillon 15 et le moyeu externe. Cette rondelle de glissement peut être par exemple réalisée en "Permaglide". La mise en place d'une telle rondelle double le 25 rendement du dispositif de serrage. L'écrou papillon comprend en outre deux ailes 30 de façon à permettre le serrage sans outil. Bien entendu l'utilisation d'un écrou papillon n'est pas limitative et on pourra remplacer celui-ci par tout autre dispositif de serrage et en particulier des dispositifs de serrage manuel ou des dispositifs de serrage rapide. Alternativement il est également 30 prévu dans le cadre de l'invention que la tige filetée ne soit pas issue du moyeu interne mais du moyeu externe et qu'elle soit vissée dans un alésage taraudée ménagé à l'intérieur du moyeu interne. La figure 4 décrit un deuxième mode de réalisation de l'invention. Le bras arrière du cadre 4 présente un alésage dans lequel le moyeu interne 3 3 5 est monté rotatif par l'intermédiaire de roulement à bille 5. Le moyeu interne 3 comprend un corps cylindrique 16 dont le diamètre extérieur est égal au diamètre intérieur de la bague du roulement 5. A l'une des extrémités de ce corps cylindrique est fixé le corps de roue libre et les pignons de la chaine de transmission. A l'autre extrémité, le corps cylindrique s'élargit et devient une platine 10. Cette platine 10 comprend des moyens de fixation d'un disque de freinage 18 et une pluralité de dents 11 régulièrement réparties sur un cercle et faisant saillie dans une direction parallèle à l'axe de rotation. Les dents ont une hauteur comprise entre 1 et 5 mm et une largeur comprise entre 1 5 et 2 mm. L'angle au sommet est compris entre 15 et 20 . Bien entendu ces valeurs ne sont pas limitatives dans le cadre de l'invention. Au total, le volume dévolu pour le transfert des efforts axiaux, pour la transmission du couple de la chaîne et pour le centrage de la roue sur le moyeu interne se limite à un volume annulaire dont le profil extérieur est un 10 cercle de rayon R sensiblement égal à 30 mm et d'épaisseur correspondant à la hauteur et à la largeur des dents. Grâce à cette faible occupation volumique axiale, une place plus importante peut être réservée pour d'autres fonctions comme par exemple le mécanisme de serrage rapide. Au centre de la platine est fixé un plot 20. Ce plot 20 comprend une 15 partie filetée vissée dans le corps cylindrique du moyeu et une partie saillante comprenant une base 21, une gorge 22 et un embout 23 chanfreiné. La figure 4 montre également une roue 1 fixée par le dispositif de fixation en porte-à-faux selon l'invention. Il s'agit d'une roue dite à bâtons. 20 Quatre des bâtons 6 de cette roue sont visibles sur la figure. Ces bâtons 6 relient la jante 24 à la partie centrale de la roue appelée moyeu externe. La roue 1 est obtenue par moulage d'un alliage léger ou d'une matière thermoplastique. Cette technologie autorise une plus grande liberté dans la forme des bâtons. A la différence des rayons, les bâtons ne sont pas 25 nécessairement droits. Dans l'exemple présenté, le profil incurvé des bâtons permet de décaler et de recentrer le plan médian 25 de la roue. Le centre de la roue, appelé moyeu externe comprend un évidement dans lequel vient se loger le mécanisme de serrage rapide 7. Celui-ci comprend un capot 8 fixé sur le moyeu externe. Le sommet du capot comprend une ouverture 30 traversée par une biellette. A l'intérieur du capot coulisse une cage 9 à bille. Celle-ci est retenue à l'intérieur du capot 8 par l'intermédiaire de la biellette à laquelle elle est fixée par un axe. Un levier 26 est monté rotatif sur un axe retenu sur le sommet du capot 8. Le levier 26 et la biellette 31 sont également montés pivotant l'un par rapport à l'autre autour d'un axe 35 excentré par rapport à l'axe de rotation du levier 26. Ainsi la rotation du levier 26 génère, via le mécanisme à genouillère constitué par la biellette et le levier, le mouvement detranslation de la cage 9 à bille à l'intérieur du capot 8. La cage comprend une pluralité d'alvéoles répartie dans sa paroi cylindrique. Ces alvéoles ont sur la face intérieure de la cage un diamètre légèrement plus petit que celui des billes 27 de façon à empêcher les billes de sortir par l'intérieur de la cage. Sur la face extérieure de la cage 9 les billes 27 sont maintenues dans les alvéoles par le capot 8. En position ouverte du mécanisme de serrage rapide, le levier est orienté sensiblement dans le sens de l'axe et la cage à bille est dans sa position la plus éloignée du levier. Dans cette position, la surface intérieure du capot ménage aux billes la possibilité de s'éloigner du centre. Lorsqu'on présente la roue devant le moyeu interne en prenant soin d'insérer le plot 20 à l'intérieur du mécanisme de serrage rapide 7, l'extrémité chanfreinée de celui-ci chasse les billes vers l'extérieur, ce qui permet l'introduction complète du plot. A la fin de cette introduction, les dents des zones interne et externe d'appui viennent alors en contact. Le basculement du levier 26 vers la position repliée, c'est-àdire dans une position parallèle à l'un des bâtons a pour effet, via la biellette de tirer vers lui la cage à bille. Dans cette position, les billes 27 darns chacune des alvéoles sont forcées vers l'intérieur par la surface intérieure du capot qui se rétrécit. Le plot 20 est alors prisonnier de la cage 9 à bille et la poursuite du mouvement de translation de la cage 9 a pour effet de plaquer avec plus de force la zone d'appui externe contre la zone d'appui interne. Grâce à la disposition des zones d'appui externe et interne selon un cercle dont le rayon est supérieur à 20 mm et de préférence à 25 mm, l'espace central peut être entièrement occupé par le dispositif de serrage rapide de la roue. Le désengagement de la roue procède de façon symétrique: le levier quitte la position repliée lorsqu'il est actionné par l'utilisateur. Ainsi la cage à bille est poussée vers le moyeu interne laissant la possibilité aux billes de s'écarter de leur position centrale. Les billes sont effectivement chassées par les bords de la gorge ménagée sur le plot lorsque l'utilisateur exercera une traction sur la roue pour la désengager. Les dents présentes sur le moyeu interne sont obtenues par usinage de la périphérie de la platine. Les dents présentes sur le moyeu externe peuvent également être usinées directement à partir de celui-ci. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 4, une couronne 33 est réalisée par frittage de poudres métalliques et elle est ensuite assemblée au moyeu externe. La couronne 33 est représentée en perspective à la figure 5. Elle 35 comprend une zone plane qui vient en appui sur le moyeu externe. Trois ergots 34 issus de cette zone plane et faisant saillie de celle-ci sont prévus pour être reçus dans trois alésages ménagés dans le moyeu externe 2. Les ergots étant taraudés, une vis retient la couronne 33 au moyeu externe 2. Pour supprimer tout jeu angulaire, l'ajustement des ergots 34 dans les alésages correspondants est serré. Alternativement on peut remplacer le matériau fritté par un matériau moulé par exemple du zarmac. Bien que l'invention ait été décrite en référence à un mode de réalisation préféré, d'autres applications et des modifications de celle- ci peuvent être envisagées. - 2855491 NOMENCLATURE 1- roue 2- moyeu externe 5 3- moyeu interne 4- cadre 5- palier à roulement 6- bâton 7- mécanisme de serrage 10 8- capot 9- cage 10- platine 11- dent 12- élément de fixation 15 13- ouverture 14- moyens d'appui axial externe 15- écrou papillon 16- corps cylindrique 17- corps de roue libre 20 18disque de freinage 19- axe de rotation 20- plot 21- base 22- gorge 23embout 24- jante 25- plan médian de la roué 26- levier 27- bille 28- moyen d'appui axial interne 29- circlips (anneau élastique) 30- aile 31biellette 32- rondelle de glissement 35 33- couronne 34- ergot REVENDICATIONS 1- Dispositif de fixation d'une roue (1) de vélo d'axe A sur un cadre (4) comprenant: un moyeu interne (3) monté rotatif sur ledit cadre (4) par l'intermédiaire d'au moins un palier à roulements (5) et équipé d'une zone interne d'appui axial (28) un moyeu externe (2) relié à la jante de ladite roue par l'intermédiaire de rayons, de bâtons (6) ou de flasques, et comprenant une zone externe 10 d'appui axial (14) coopérant avec ladite zone interne d'appui axial des moyens de serrage (7) dudit moyeu externe sur ledit moyeu interne dispositif caractérisé en ce que lesdites zones interne (28) et externe (14) d'appui axial sont situées à une distance de l'axe A au moins supérieure à mm, de préférence supérieure 25 mm. 2- Dispositif de fixation d'une roue de vélo selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites zones d'appui axial (14, 28) sont réparties au voisinage d'un cercle de rayon R supérieur à 25 mm, centré sur l'axe A. 3- Dispositif de fixation d'une roue de vélo selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyeu interne (3) comprend un corps cylindrique 20 (16) monté rotatif dans un alésage dudit cadre et une platine (10) à la périphérie de laquelle est disposée la zone d'appui axial interne (28). 4- Dispositif de fixation d'une roue de vélo selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites zones d'appui axial interne (28) et externe (14) comprennent des moyens de transmission constitués par une pluralité de 25 dents(11). 5- Dispositif de fixation d'une roue de vélo selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite pluralité de dents constituant les moyens de transmission de ladite zone d'appui axial externe est obtenu par usinage dudit moyeu interne (3). 6- Dispositif de fixation d'une roue de vélo selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite pluralité de dents (11) constituant les moyens de transmission de ladite zone d'appui axial externe (14) est obtenu par frittage de poudres métalliques. 7- Dispositif de fixation d'une roue de vélo selon la revendication 4, 35 caractérisé en ce que ladite pluralité de dents (11) constituant les moyens de transmission de ladite zone d'appui axial externe (14) est obtenu par moulage. 8- Dispositif de fixation d'une roue de vélo selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que lesdites pluralités de dents (11) 1il comprennent une suite interrompue de dents (11) dont la hauteur est comprise entre 1 et 5 mm. 9- Dispositif de fixation d'une roue de vélo selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de serrage (7) 5 comprennent une tige filetée faisant saillie du moyeu interne (3) et un écrou papillon (15) maintenu captif d'un alésage du moyeu externe et en ce qu'une rondelle de glissement (32) s'intercale entre l'écrou papillon et le moyeu interne. 10- Dispositif de fixation d'une roue de vélo selon la revendication 1, 10 caractérisé en ce que lesdits moyens de serrage (7) sont constitués par un mécanisme de serrage rapide lequel comprend d'une part: un plot (20) faisant saillie depuis le moyeu interne (3) et équipé d'une gorge (22) et d'autre part un capot (8) fixé sur le moyeu externe (2), à l'intérieur duquel est 15 montée coulissante une cage (9) à billes (27), une biellette (31) et un levier (26) pivotant associé à une came de façon à transformer le mouvement pivotant du levier en un mouvement de translation de la biellette et de la cage à billes.