Brevet FR3008951A1 — publié le 20150130

Cintre de direction et procédé de fabrication correspondant 1. Domaine de l'invention Le domaine de l'invention est celui de la conception et de la fabrication de véhicules légers. Plus précisément, l'invention concerne un cintre de direction, notamment pour bicyclettes, conçu pour permettre l'amortissement de chocs et/ou de vibrations provoqués par le passage du véhicule sur un terrain présentant des obstacles franchissables et/ou des aspérités de surface. L'invention s'applique à tout type de véhicules pourvus de cintre de direction, tels que les bicyclettes, les motocycles, les quads, voire les scooters de mer. 2. Arrière-plan technologique Dans le domaine de l'invention, en particulier en ce qui concerne les bicyclettes et les vélos tout terrain, une solution classique pour absorber les chocs et/ou les vibrations perçus par l'utilisateur du fait des irrégularités du terrain, consiste à monter à l'avant du vélo un dispositif de fourche télescopique. Ces fourches comprennent soit un élément élastique (par exemple un ressort métallique, un élastomère ou encore un ressort à air comprimé), soit un élément amortisseur tel qu'un vérin hydraulique. Ces systèmes de suspension fonctionnent essentiellement selon une direction verticale, et doivent supporter une bonne partie du poids de l'utilisateur du vélo. De ce fait, il est délicat de choisir la raideur optimale pour les éléments élastiques de ce type de suspension. En effet, en utilisant des ressorts et des amortisseurs trop souples, on voit très rapidement apparaître un phénomène de pompage (absorption partielle et non désirée de l'énergie de pédalage), lorsque le cycliste est en plein effort et développe des niveaux de puissance importants. Ce phénomène devient alors très vite pénalisant au niveau de l'efficacité d'interaction entre le cycliste, sa bicyclette et son environnement (le terrain), ce qui tend à pénaliser le cycliste, notamment en termes de fatigue. Pour tenter de supprimer ce phénomène de pompage, une solution a consisté à augmenter la raideur des suspensions, mais ceci à un point où elles n'absorbent plus que partiellement les chocs provoqués par les irrégularités du terrain. Cependant, de telles suspensions raffermies restent intéressantes pour amortir les chocs de grandes amplitudes et à basses fréquences, tels que ceux rencontrés lors de la pratique du vélo tout terrain. Il n'en demeure pas moins que les vibrations à forte fréquence provoquées par les irrégularités du bitume ou rencontrées lors de la progression sur chemin caillouteux, ne sont quasiment pas filtrées et donc transmises directement vers les membres supérieurs du cycliste via la potence et le cintre de la bicyclette. Il en résulte que le cycliste subit des efforts induits par de telles vibrations, au risque de voir apparaître des troubles musculo-squelettiques, une diminution des réflexes vestibulo-oculaires ou encore une fatigue musculaire excessive. Une solution pour limiter les effets de ce phénomène consiste à interposer entre la source de vibrations et le cycliste un ou plusieurs éléments élastiques susceptibles de se déformer en vue d'encaisser les efforts perturbateurs laissant le véhicule libre de suivre les inégalités du sol sans transmettre de vibrations au pilote. Parallèlement, la réalisation traditionnelle des cintres de direction est basée sur l'utilisation de tubes, en matériaux composites ou métalliques, donc axisymétriques. Toutes ces réalisations basées sur des éléments axisymétriques ne peuvent être optimisées dans les deux plans de fonctionnement, c'est-à-dire dans le plan horizontal et dans le plan vertical. Dans le domaine de l'invention, il a déjà été proposé des cintres de direction, notamment pour bicyclettes, conçus pour filtrer les vibrations provoquées par l'état du sol. Un tel cintre est notamment décrit par le document de brevet publié sous le numéro FR-2 690 128. Selon la solution décrite par ce document, le cintre est formé d'une lame en matériau composite à fibres longitudinales non coupées, noyées dans un liant, le cintre présentant de chaque côté d'une partie centrale, une partie souple et amincie et une partie terminale. Chaque partie centrale de la lame comprend des régions souples, amincies verticalement tandis qu'elles présentent une largeur, dans le plan horizontal, sensiblement constantes, de façon à favoriser le fléchissement dans le sens vertical. En dépit de la théorie de conception de ce cintre, on déplore dans la pratique que sa flexibilité est aussi importante vers le haut que vers le bas, altérant de ce fait la maniabilité du véhicule équipé d'un tel cintre, ainsi que la précision de pilotage. De plus, le rendement de l'utilisateur lors des phases de traction sur le cintre (relance « en danseuse » sur une bicyclette par exemple) est diminué. En outre, l'énergie des chocs n'est pas absorbée par un élément amortissant. Au contraire, on déplore un effet ressort. 3. Objectifs de l'invention L'invention, dans au moins un mode de réalisation, a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, dans au moins un mode de réalisation, l'invention a pour objectif de proposer un cintre de direction pour véhicule léger, en particulier pour bicyclette, qui soit conçu pour absorber des chocs et/ou des vibrations, et qui permette une meilleure transmission du couple de direction comparé aux solutions de l'art antérieur. L'invention a également pour objectif, dans au moins un mode de réalisation, de fournir un tel cintre dont la capacité d'amortissement des chocs et/ou des vibrations peut être adaptée aisément. L'invention a aussi pour objectif, dans au moins un mode de réalisation, de fournir un tel cintre qui n'engendre pas, ou quasiment, de surpoids, et dont le coût est optimisé. 4. Exposé de l'invention Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet un cintre de direction pour véhicule léger, notamment pour une bicyclette, comprenant une portion centrale de fixation du cintre au tube de direction de la bicyclette. Selon l'invention, le cintre de direction est fabriqué en matière plastique ou à partir de composites thermoplastiques (fibres noyées dans une matrice en résine) ce qui procure au cintre une flexibilité selon le plan vertical (qui comprend faxe de rotation directionnel du cintre), et comprend au moins un insert situé sur la partie haute du cintre, le ou les inserts étant destinés à rigidifier le cintre vers le haut (c'est-à-dire de la ou les roues avant vers l'utilisateur). Le ou les inserts forment ainsi un limiteur de flexion du cintre vers le haut. De cette façon, le cintre est plus rigide vers le haut et se déforme prioritairement vers le bas (c'est-à-dire davantage vers le bas en direction de la roue avant que vers le haut en direction de l'utilisateur) ce qui permet d'amortir les chocs et/ou vibrations et d'améliorer significativement le confort de pratique du cycliste. Ainsi, grâce à l'invention, on obtient un cintre de direction apte à amortir les chocs et/ou les vibrations de façon efficace, ceci tout en permettant de conserver une grande précision de pilotage s'agissant du couple de direction. En effet, la mise en oeuvre d'un ou de plusieurs inserts (limiteurs de flexion) permet de contribuer à la raideur du cintre dans la direction du bas vers le haut. La fabrication du cintre à partir de plastique ou d'un composite thermoplastique permet d'obtenir une dissipation des chocs et/ou vibrations susceptibles d'être transmises à l'utilisateur, évitant le phénomène d'effet ressort mentionné en référence à l'art antérieur. De plus, le ou les inserts peuvent être conçus dans un matériau plastique plus rigide que le reste du cintre, ce qui permet de moduler la flexibilité du cintre dans la direction verticale en fonction des besoins, notamment en fonction de la pratique de l'utilisateur et/ou de la physiologie de l'utilisateur (et en particulier de son poids). Ainsi, dans le cas d'un cintre selon l'invention monté sur une bicyclette, le cycliste peut, lors d'une relance « en danseuse » (debout sur les pédales), tirer sur le cintre de direction sans que cela n'occasionne une perte d'énergie. D'une manière générale, dans le cas du cyclisme, la rigidité du cintre selon l'invention dans le sens vertical (et en particulier vers le haut) permet d'optimiser l'efficience du couple cycliste/bicyclette, lorsque le cycliste exerce une traction sur le cintre afin d'ajuster la stratégie posturale de son buste. Un cintre de direction selon l'invention, s'inscrit donc dans une approche de respect des contraintes bio-mécaniques de l'activité du cycliste, mais également d'autres sports appliquant l'utilisation d'un véhicule léger, tel que le quad ou le scooter des mers. Par conséquent, la flexion de l'organe élastiquement déformable est limitée au point d'entraîner une limitation générale de la flexion du cintre dans la direction verticale. On obtient ainsi une structure simplifiée de cintre anti-vibration permettant une fabrication et un assemblage des différents organes aisés. Selon une caractéristique particulière de l'invention, le cintre de direction comprend deux inserts disposés de façon symétrique par rapport à ladite portion centrale. Selon une caractéristique particulière de l'invention, le cintre de direction comprend deux demi-coques solidarisées l'une à l'autre. Selon une caractéristique particulière de l'invention, lesdites demi-coques sont recouvertes par un surmoulage. Selon une caractéristique particulière de l'invention, ledit au moins un insert est rapporté sur le surmoulage des deux demi-coques. Selon une caractéristique particulière de l'invention, ledit au moins un insert est fixé audit cintre par vissage ou par collage. Selon une caractéristique particulière de l'invention, ledit au moins un insert est réalisé dans un matériau plastique ou thermoplastique différent du reste du cintre. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un cintre de direction tel que décrit précédemment, comprenant : - une étape d'obtention de deux demi-coques destinées à former le cintre ; - une étape d'obtention d'au moins un insert ; - une étape d'assemblage des deux demi-coques ; - une étape de surmoulage des deux demi-coques une fois celles-ci assemblées ; - une étape de fixation dudit au moins un insert sur le surmoulage obtenu. Selon une mise en oeuvre particulière de l'invention, les étapes d'obtention dudit au moins un insert et des deux demi-coques, et l'étape de surmoulage sont mises en oeuvre par injection d'un matériau plastique ou thermoplastique. 5. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 est une vue de dessus d'un cintre selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 est une vue de face d'une des demi-coques du cintre de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en perspective des deux demi- coques du cintre de la figure 1 avant assemblage ; la figure 4 est une vue en perspective des deux demi-coques assemblées et surmoulées ; la figure 5 est une vue en perspective des deux demi- coques assemblées et surmoulées et des inserts du cintre de la figure 1 ; la figure 6 est une vue en coupe du cintre de la figure 1 ; les figures 7A, 7B et 7C sont des vues de dessous, en perspective et de face respectivement, d'un insert ; la figure 8 est un diagramme des étapes du procédé de fabrication du cintre de direction selon un mode de réalisation de l'invention. 6. Description détaillée Comme indiqué précédemment, le principe de l'invention consiste dans le fait de proposer un cintre de direction, ou guidon, flexible apte à amortir des chocs et/ou des vibrations. Plus précisément, le cintre est flexible au centre, vers le bas (il permet l'absorption des chocs lors de la descente d'un trottoir par exemple), un ou plusieurs inserts permettant de supprimer, ou à tout le moins limiter, la flexibilité du cintre vers le haut quand un utilisateur tire sur le guidon pour monter un trottoir ou lors de relances, par exemple. La figure 1 représente une vue de dessus du cintre de direction, ou guidon, 1 selon un mode de réalisation de l'invention. Le cintre de direction 1 présente, dans cet exemple, une forme en W inversé et est de section circulaire. Il comprend deux interfaces de poignée 3 situés de part et d'autre d'une partie centrale 2 et destinés à interagir avec les mains d'un utilisateur. La partie centrale 2 comprend deux portions latérales 20, 20' espacées par une portion centrale 21 de fixation du cintre 1 au tube de direction de la bicyclette (non représentée). L'axe de rotation directionnel X du cintre 1 traverse cette portion centrale 21. Chacune des portions latérales 20, 20' comprend un insert 200, 200' respectivement qui est logé et fixé dans un évidement de forme correspondante ménagé dans la portion latérale 20, 20' respectivement. Ces inserts 200, 200' sont situés sur le haut du cintre 1 une fois ce dernier installé sur la bicyclette (c'est-à-dire à l'opposé du tube de direction de la bicyclette). Ils s'étendent d'une interface de poignée 3 vers l'autre et sont rapportés sur e haut du cintre 1 de façon à moduler (dans le sens d'une rigidification) la flexion du cintre 1 du bas vers le haut, selon l'axe de rotation directionnel X. Les inserts 200, 200' travaillent en compression lorsque l'utilisateur tire sur le cintre 1, c'est-à-dire qu'ils se retrouvent en compression entre la portion centrale 21 et l'interface de poignée 3. Les inserts 200, 200' ne pouvant pas se déformer (ou très peu), la flexion du cintre vers le haut est donc limitée. Il est à noter que les inserts 200, 200' n'influencent pas la flexibilité du cintre 1 vers le bas. De façon avantageuse, le cintre de direction 1 de l'invention est fabriqué en matière plastique. Ainsi, le cintre de direction 1 de l'invention présente un coût peu élevé, un poids limité et un design soigné. Il peut être notamment obtenu à partir de composites thermoplastiques constitués d'une résine thermoplastique chargée avec des fibres de renfort longues et/ou courtes (on parle dans certains cas de "plastique chargé"). Les fibres de renfort sont du type PPA (pour "polyphtalamides"), par exemple. De telles fibres présentent une très faible reprise d'humidité et permettent de limiter les variations des caractéristiques mécaniques du cintre 1 en fonction de la température. Toutes les pièces du cintre 1, y compris les inserts 200, 200', sont fabriquées dans le même plastique. Toutefois, un plastique plus dur peut être choisi pour fabriquer les inserts 200, 200'. Du fait que le cintre 1 soit fabriqué en matière plastique, il permet de dissiper les chocs et/ou vibrations susceptibles d'être transmises à l'utilisateur lors des descentes de trottoir, lors de passage dans des nids de poule ou encore dans les passages pavés. Dit autrement, il permet de limiter les traumatismes du membre supérieur de l'utilisateur par l'amortissement des vibrations communiquées aux mains de l'utilisateur via le cintre 1. Par ailleurs, la mise en oeuvre d'inserts 200, 200' sur le haut du cintre 1 permet de rigidifier le cintre 1 vers le haut (en traction) lorsque l'utilisateur tire sur le cintre 1 pour monter sur un trottoir, par exemple En d'autres termes, du fait que le cintre de direction 1 de l'invention soit fabriqué en plastique et comprennent un ou plusieurs inserts sur le haut du cintre 1, le cintre de direction 1 de l'invention est rigide vers le haut ce qui minimise les pertes en rendement et flexible vers le bas pour absorber les chocs. Le cintre de direction 1 de l'invention est notamment destiné aux vélos ville, aux VTC, et aux VTT, pour les déplacements au quotidien ou les ballades. En référence à la figure 3, le cintre de direction 1 de l'invention est constitué par l'assemblage de deux demi-coques 10, 10'. La demi-coque 10, qui est représentée de face sur la figure 2, est creuse, des renforts 101 étant prévus pour rigidifier la demi-coque 10 dans la zone présentant des contraintes plus importantes, c'est-à-dire la partie centrale 2 du cintre 1. Il en est de même pour l'autre demi-coque 10'. On décrit par la suite, en relation avec la figure 8, le procédé de fabrication du cintre de direction 1 selon un mode de réalisation. Le procédé de fabrication comprend l'obtention par injection plastique dans un moule de chacune des demi-coques 10, 10' et des inserts 200, 200' (étape 400). Les demi-coques 10, 10' moulées lors de l'étape 400, et illustrées en perspective sur la figure 3, sont ensuite assemblées (étape 401) par des moyens de solidarisation du type mâle/femelle par exemple, puis disposées dans un moule. Une étape 402 de surmoulage des demi-coques 10, 10' assemblées lors de l'étape 401 est ensuite mise en oeuvre. Ce surmoulage consiste à recouvrir par une matière plastique injectée les demi-coques 10, 10' assemblées. On obtient ainsi le cintre surmoulé 1' de la figure 4. Lors de l'étape 403 suivante, les inserts 200, 200' sont fixés par collage, par exemple, dans les évidements 201, 201' respectivement du cintre surmoulé 1', comme illustré sur la figure 5. La figure 6 est une vue en coupe du cintre 1 obtenu par le procédé de fabrication l'invention qui montre les inserts 200, 200' disposés dans les évidements 201, 201'. L'injection plastique présente l'avantage d'être un procédé de fabrication peu coûteux. Dans une variante, le cintre 1 peut être obtenu par moulage par injection de gaz. Les figures 7A, 7B et 7C sont des vues de dessous, en perspective et de face respectivement d'un insert, en l'occurrence d'un insert 200. L'insert 200 présente une section semi-circulaire et comprend une surface plane 200A et une surface bombée 200B. Comme mentionné précédemment, chaque insert 200, 200' est glissé/inséré et fixé dans un évidement 201, 201' correspondant de la partie centrale 2. Comme illustré sur la figure 7A, des rainures 200C sont ménagées longitudinalement à l'intérieur de l'insert 200 et permettent d'optimiser la rigidité de ce dernier. l'insert comprend par ailleurs une encoche 200D transversale qui est destinée à coopérer avec une butée 201A (figure 5) formée dans l'évidement 201 et qui permet ainsi de clipser l'insert 200 dans l'évidement 201. Le cintre 1 de l'invention permet de réduire la fatigue musculaire des avant-bras et de limiter les traumatismes, le cintre 1 offrant ainsi plus d'amorti et de confort. Autres aspects et variantes L'interface de poignée 30 peut être une partie intégrante d'une poignée. Selon une variante envisageable, l'interface de poignée est une pièce séparée de la poignée elle-même, et constitue une pièce d'accouplement avec une poignée. Bien entendu, un cintre de direction selon l'invention peut présenter des formes et/ou des angles différents de ceux décrits précédemment, notamment pour conférer au cintre une forme courbée vers l'avant, vers l'arrière, vers le haut ou vers le bas en vue de surélever, surbaisser, avancer ou reculer les poignées par rapport à la partie centrale. La longueur du cintre de direction sur l'axe mediolatéral peut également variée autant que de besoin. Un cintre de direction selon l'invention peut être utilisé seul ou en association et complément avec tout autre dispositif d'amortissement du véhicule. REVENDICATIONS1. Cintre de direction, notamment pour une bicyclette, comprenant une portion centrale de fixation du cintre au tube de direction de la bicyclette, ce dernier étant destiné à être positionné à proximité de la partie inférieure du cintre, caractérisé en que ledit cintre est réalisé dans un matériau plastique ou thermoplastique, et en ce qu'il comprend au moins un insert situé sur la partie supérieure du cintre. 2. Cintre de direction selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux inserts disposés de façon symétrique par rapport à ladite portion centrale. 3. Cintre de direction selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend deux demi-coques solidarisées l'une à l'autre. 4. Cintre de direction selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites demi-coques sont recouvertes par un surmoulage. 5. Cintre de direction selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit au moins un insert est rapporté sur le surmoulage des deux demi-coques. 6. Cintre de direction selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit au moins un insert est fixé audit cintre par vissage ou par collage. 7. Cintre de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit au moins un insert est réalisé dans un matériau plastique ou thermoplastique différent du reste du cintre. 8. Procédé de fabrication d'un cintre de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape d'obtention de deux demi-coques destinées à former le cintre ; - une étape d'obtention d'au moins un insert ; - une étape d'assemblage des deux demi-coques ; - une étape de surmoulage des deux demi-coques une fois celles-ci assemblées ; - une étape de fixation dudit au moins un insert sur le surmoulage obtenu. 9. Procédé de fabrication selon la revendication 8, caractérisé les étapes d'obtention dudit au moins un insert et des deux demi-coques, et l'étape de surmoulage sont réalisées par injection d'un matériau plastique ou thermoplastique.5