Brevet FR2926783A1 — publié le 20090731

DESCRIPTION DE L'INVENTION La présente invention concerne un dispositif de direction et de suspension avant à deux roues pour un tricycle monoplace ou biplace en tandem. Les tricycles dont les deux roues avant présentent un écartement faible sont relativement récents. Cette amélioration, qui permet de se rapprocher de l'architecture d'un vélo en limitant l'encombrement latéral, créée une instabilité qui rend nécessaire l'ajout d'un dispositif. Celui-ci doit permettre l'inclinaison du tricycle dans le virage en compensant la force centrifuge. Par ailleurs, un autre dispositif peut exister pour permettre un amorti des chocs, notamment pour une pratique en tout chemin ou tout terrain. Des dispositifs simples existent, mais ceux-ci gèrent généralement le basculement et l'amorti des chocs par le même mécanisme avec une efficacité relative. En effet, selon le réglage de ce type de dispositif on obtient : • une tendance du tricycle à basculer vers l'avant au moment du freinage si on privilégie le basculement par rapport à l'amorti des chocs, • l'impossibilité de basculer sur le côté si on privilégie l'amorti des chocs, • une conduite difficile si l'on ne privilégie ni l'un ni l'autre. On trouve également des dispositifs permettant de gérer de façon indépendante le basculement du vélo latéralement et l'amorti des chocs. Cependant, ces dispositifs, souvent complexes, imposent un nombre important de pièces ainsi qu'un circuit hydraulique relativement développé. Ceux-ci sont donc susceptibles d'entraîner une maintenance importante et une surcharge de poids à l'avant du tricycle. L'objet de l'invention consiste à réaliser un dispositif de direction et de suspension à deux roues avant rapprochées pour un tricycle monoplace ou biplace en tandem, permettant une inclinaison des roues avant dans les virages et offrant une optimisation de la stabilité à l'arrêt et dans les virages. L'axe de direction (1 sur la figure 1 a) est muni de deux bras supports de roue (3 et 3bis) prolongés d'un moyeu de roue (11 sur la figure b). La combinaison d'un ressort de torsion double (23), de deux bielles (5 et 5bis) et d'un palonnier (25) stabilise le basculement du vélo. Un limiteur de vitesse (8) limite les oscillations du ressort de torsion double et est placé entre l'axe de direction (1) et le palonnier (25). Le dispositif de l'invention est composé d'un axe de direction (1) en liaison pivot avec le cadre accueillant un ou plusieurs utilisateurs qui peut être de différentes formes et fait de différentes 35 matières suivant l'application du vélo et son design 2 Deux bras supports de roues (3 et 3 bis) permettent d'incliner le tricycle dans les virages : la géométrie à deux bras permet d'obtenir une largeur entre les roues plus importante au moment du virage (voir les figures 3 et 5 et la figure 4). Les deux bras supports de roue (3 et 3 bis voir la figure lc) sont en liaison pivot avec l'axe de direction (1) en forme de T. Les liaisons sont ici réalisées par deux tubes (voir la figure 2, coupe DD) et par deux entretoises (2 et 2 bis) L'arrêt en translation dans la liaison pivot s'effectue par un axe de serrage fileté (13) et reçoit à ses deux extrémités deux boulons (14 et 14bis). Deux bouchons (15) sont disposés de chaque côté. Ces liaisons peuvent être réalisées également à l'aide de roulements à billes ou à aiguilles pour limiter les efforts de rotation. Les bras supports de roue (3 et 3 bis) sont composés de trois tubes soudés entre eux. Les deux premiers tubes reçoivent les liaisons pivot et le dernier, soudé aux deux autres, permet de les relier. Les bras supports de roue sont usinés pour laisser passer les bielles (5 et 5bis voir la figure lb). Au bout des deux bras supports de roue se trouvent deux moyeux (figure 2 coupe CC). L'axe du moyeu est inséré dans un tube creux situé dans le bras supports de roue (3bis) et est bloqué par un système de serrage rapide. Celui-ci permet à l'utilisateur d'enlever les roues avant lors du transport du tricycle. Le système de serrage rapide est composé d'un axe (18) permettant d'arrêter la translation du moyeu suivant son axe de rotation. Le levier permettant le serrage rapide (19) appliquer un effort entre le bras supports de roue (3bis) et le moyeu (I1). L'effort est appliqué sur le bras support de roue par l'intermédiaire d'une entretoise (16). Pour stabiliser l'utilisateur à l'arrêt mais aussi en mouvement et permettre une certaine liberté de mouvement afin incliner le tricycle dans les virages, un ressort de torsion double (23, figure lb) applique un effort entre la butée (22) et les deux bras supports de roue (3 et 3 bis). L'effort est indépendant sur chaque bras support de roue (3 et 3bis). Le corps du ressort (23) est une double hélicoïde inversée qui a un axe confondu avec l'axe permettant les liaisons pivots entre l'axe de direction (1) et les bras supports de roue (3 et 3bis). Le ressort de torsion double (23) est inséré dans un orifice oblong du bras. Ce trou oblong est orienté suivant l'axe du bras afin de laisser la liberté à la tige du ressort de torsion double (23) d'avoir une trajectoire rectiligne. La deuxième partie du ressort de torsion double (23) est en contact avec le système de précontrainte réglable. Celui-ci règle l'effort de basculement du vélo afin d'adapter l'invention au poids de l'utilisateur et à sa capacité à garder son équilibre. Le système de précontrainte réglable est en liaison hélicoïdale avec l'axe de direction (1). Il se compose d'une butée (22, figure2, voir la coupe BB) et d'un axe de butée (21). L'axe de serrage fileté (liaison hélicoïdale entre 21 et 1) permet de faire varier l'effort du ressort de torsion double (23) sur les deux bras supports de roue. Une autre solution consisterait à utiliser un ressort de torsion double (23) appliquant un effort directement sur l'axe de direction (1) au lieu d'appliquer un effort sur le système de précontrainte réglable. Le ressort de torsion double (23) pourrait également être remplacé par deux ressorts de -3- torsion appliquant chacun un effort entre l'axe de direction (1) et l'un des bras supports de roue 3 et 3bis. Les deux bras sont raccordés l'un à l'autre par un mécanisme qui est composé de deux biellettes (5 et 5 bis, figure lb) et d'un palonnier (25). Les biellettes sont montées en liaison rotule entre les bras supports de roue et le palonnier. Le palonnier est en liaison pivot avec l'axe de rotation (1). Lorsque l'un des bras a tendance à monter, l'autre bras supports de roue (3 ou 3 bis) a tendance à baisser car les mouvements des deux bras sont liés. En virage, la position du bras avec la roue la plus haute est à l'horizontale par rapport au sol. Les deux biellettes (5 et 5bis) sont raccordées aux bras supports de roue (3 et 3bis, voir figure lb) par des liaisons rotules. Les centres des liaisons se trouvent sur les axes de rotation des moyeux (11). La rotule que l'on peut voir sur la figure 2, coupe CC est composée d'une sphère (4bis) fixée dans la biellette (5bis) et d'une bague sphérique (6bis). De l'autre côté, les biellettes (5 et 5 bis) sont raccordées au palonnier (25) par d'autres liaisons rotules. L'une des liaisons rotules que l'on peut voir sur la figure 2, coupe AA est composée d'un réceptacle sphérique (Ibis) fixé à la biellette (5 bis) et d'une sphère fixée au palonnier (25). Les points d'application des liaisons rotules entre les biellettes et les bras supports de roue (3 et 3bis) peuvent être positionnés de manière différente, leur point d'application n'étant plus situé sur l'axe de rotation du moyeu de la roue. Les liaisons rotules sont alors fixées grâce à un nouveau dispositif sur les bras supports de roue. Un tube fixé dans le support de roue accueille la rotule. Le palonnier (25 figure 2, coupe BB) est en liaison pivot avec l'axe de rotation du palonnier (10). La translation est arrêtée par un écrou (27). L'axe du palonnier (10) est encastré dans la plaque support (9). Un limiteur de vitesse (8, figure 2, coupe BB) permet d'amortir les oscillations liées au basculement du système. Le limiteur de vitesse est accouplé en rotation au palonnier (25) et est colinéaire avec celui-ci. L'accouplement entre le palonnier (25) et l'axe du limiteur de vitesse (8) est créé par une vis sans tête (20, voir coupe BB) vissée dans le palonnier en contact avec le méplat de l'arbre du limiteur de vitesse (8). L'axe du palonnier (10) est usiné pour laisser passer la vis (20). Le limiteur de vitesse (8) est positionné et vissé (12) sur la plaque support (9). La plaque support (9) est fixée à l'axe de direction (1). Le limiteur de vitesse peut être remplacé par deux autres limiteurs de vitesse situés dans le prolongement des axes des liaisons pivots permettant l'articulation entre l'axe de direction et les bras. Les limiteurs de vitesse rotatif sont fixés à l'axe de direction et sont accouplés en rotation sur chaque bras support de roue (3 et 3bis). Les liaisons peuvent également être réalisées en y ajoutant des roulements à billes ou à aiguilles. -4- DESCRIPITION DES FIGURES Figure la : La figure représente l'invention en position droite suivant l'angle de vue avant gauche. Figure lb : La figure représente l'invention en position droite vue de gauche. Figure le : La figure représente l'invention en position droite vue du dessous Figure 2a : La figure représente l'invention en position droite vue de gauche, avec l'indication du plan de coupe AA. Figure 2b : La figure représente l'invention en position droite vue de l'arrière avec l'indication du plan de coupe BB, CC et DD. Figure 3a : La figure représente l'invention en position inclinée vue de l'avant. Figure 3b : La figure représente l'invention en position inclinée vue de gauche. Figure 3c : La figure représente l'invention en position inclinée vue de dessus. Figure 4 : Le graphique représente l'influence de l'angle d'inclinaison du vélo sur l'écartement des roues avant. Figure 5a : La figure représente l'invention avec des roues vue de gauche en position droite. Figure 5b : La figure représente l'invention avec des roues vue de gauche, en position inclinée. Figure 5c : La figure représente l'invention avec des roues vue de l'arrière en position droite. Figure 5d : La figure représente l'invention avec des roues vue de l'arrière en position inclinée. Figure 5e : La figure représente l'invention avec des roues vue de dessus en position droite. Figure 5f : La figure représente l'invention avec des roues suivant l'angle vue du dessus en position inclinée. Figure 6a : La figure représente l'invention en position droite sur un cycle suivant l'ange le de vue gauche. Figure 6b : La figure représente l'invention en position droite sur un cycle suivant l'ange le de vue 25 du dessus. Figure 6c : La figure représente l'invention en position droite sur un cycle suivant l'ange le de vue avant. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour incliner et diriger un tricycle à deux roues avant rapprochées caractérisé en ce qu' un axe de direction (1) est en liaison pivot avec le cadre. Les deux bras supports de roue (3 et 3 bis) sont en liaison pivot avec l'axe de direction (1). Les liaisons sont réalisées par deux tubes (voir la figure 2, coupe DD) et par deux entretoises (2 et 2 bis). L'arrêt en translation dans la liaison pivot s'effectue par un axe de serrage fileté (13) et reçoit à ses deux extrémités deux boulons (14 et 14bis). Les bras supports de roue (3 et 3 bis) sont composés de trois tubes soudés entre eux. Les bras supports de roue sont usinés pour laisser passer les bielles (5 et 5bis voir la figure lb). Au bout des deux bras supports de roue se trouvent deux moyeux (figure 2 coupe CC). L'axe du moyeu est inséré dans un tube creux situé dans le bras supports de roue (3bis) et est bloqué par un système de serrage rapide. Le système de serrage rapide est composé d'un axe (18) permettant d'arrêter la translation du moyeu suivant son axe de rotation. Un ressort de torsion double (23, figure 1) applique un effort entre la butée (22) et les deux bras supports de roue (3 et 3 bis). Le corps du ressort (23) est une double hélicoïde inversée qui a un axe confondu avec l'axe permettant les liaisons pivots entre l'axe de direction (1) et les bras supports de roue (3 et 3bis). Le ressort de torsion double (23) est inséré dans un orifice oblong du bras (3 et 3bis). La deuxième partie du ressort de torsion double (23) est en contact avec le système de précontrainte réglable. Le système de précontrainte réglable est en liaison hélicoïdale avec l'axe de direction (1). Il se compose d'une butée (22, figure2, voir la coupe BB) et d'un axe de butée (21). Les deux bras sont raccordés l'un à l'autre par un mécanisme qui est composé de deux biellettes (5 et 5 bis, figure 1) et d'un palonnier (25). Les biellettes sont montées en liaison rotule entre les bras supports de roue et le palonnier. Le palonnier est en liaison pivot avec l'axe de rotation (1). Les deux biellettes (5 et 5bis) sont raccordées aux bras supports de roue (3 et 3bis, voir figure lb) par des liaisons rotules. Les centres des liaisons se trouvent sur les axes de rotation des moyeux (11). La rotule que l'on peut voir sur la figure 2, coupe CC est composée d'une sphère (4bis) fixée dans la biellette (5bis) et d'une bague sphérique (6bis). De l'autre côté, les biellettes (5 et 5 bis) sont raccordées au palonnier (25) par d'autres liaisons rotules. L'une des liaisons rotules que l'on peut voir sur la figure 2, coupe AA est composée d'un réceptacle sphérique (Ibis) fixé à la biellette (5 bis) et d'une sphère fixée au palonnier (25). Le palonnier (25 figure 2, coupe BB) est en liaison pivot avec l'axe de rotation du palonnier (10). La translation est arrêtée par un écrou (27). L'axe du palonnier (10) est encastré dans la plaque support (9). Un limiteur de vitesse (8, figure 2, coupe BB) permet d'amortir les oscillations liées au basculement du système. Le limiteur de vitesse est accouplé en rotation au palonnier (25) et est colinéaire avec -6- celui-ci. L'accouplement entre le palonnier (25) et l'axe du limiteur de vitesse (8) est créé par une vis sans tête (20, voir coupe BB) vissée dans le palonnier en contact avec le méplat de l'arbre du limiteur de vitesse (8). L'axe du palonnier (10) est usiné pour laisser passer la vis (20). Le limiteur de vitesse (9) est positionné et vissé sur la plaque support (12). La plaque support (9) est fixée à l'axe de direction (1). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un ressort de torsion double (23) applique un effort directement sur l'axe de direction (1) au lieu d'appliquer un effort sur le système de précontrainte réglable. 3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'un ressort de torsion double (23) est remplacé par deux ressorts de torsion appliquant chacun un effort entre l'axe de direction (1) et l'un des bras supports de roue 3 et 3bis. 15 4) Dispositif selon l'une des quelconques revendications précédentes caractérisé en ce que le limiteur de vitesse peut être remplacé par deux autres limiteurs de vitesse situés dans le prolongement des axes des liaisons pivots permettant l'articulation entre l'axe de direction et les bras. Les limiteurs de vitesse rotatif sont fixés à l'axe de direction et sont accouplés en rotation sur chaque bras support de roue (3 et 3bis). 20 5) Dispositif selon l'une des quelconques revendications précédentes caractérisé en ce que les points d'application des liaisons rotules entre les biellettes et les bras supports de roue (3 et 3bis) sont positionnés de manière différente, c'est-à-dire que leur point d'application n'est plus situé sur l'axe de rotation du moyeu de la roue. Les liaisons rotules sont fixées grâce à un nouveau 25 dispositif sur les bras supports de roue. Un tube fixé dans le support de roue accueille la rotule. 6) Dispositif selon l'une des quelconques revendications précédentes caractérisé en ce que les liaisons sont réalisées en y ajoutant des roulements à billes ou à aiguilles.10