Brevet FR3003202A1 — publié le 20140919

CORPS DE ROUE-LIBRE, MOYEU ROUE-LIBRE ET ROUE DE CYCLE EQUIPEE D'UN TEL MOYEU L'invention a trait à un corps de roue libre pour un cycle, tel qu'une bicyclette, à un moyeu roue-libre, ainsi qu'à une roue de cycle équipée d'un tel moyeu. Il est connu d'équiper un cycle avec un moyeu roue-libre qui permet l'entraînement de cette roue au moyen d'une chaîne en prise sur une cassette de pignons, tout en permettant au cycle d'avancer, sur son élan, sans que l'utilisateur ait à pédaler en permanence. Un moyeu roue-libre comporte généralement un corps de roue-libre monté autour d'une partie du corps de moyeu, avec possibilité de rotation unidirectionnelle. Le corps de roue-libre est généralement pourvu de cannelures extérieures qui coopèrent avec la cassette de pignons. Lorsque le cycliste pédale, la cassette de pignons exerce un effort sur les cannelures qui ont tendance à se déformer plastiquement par matage. Lors de la maintenance, il devient alors difficile, voire impossible, d'extraire la cassette de pignons. Afin d'en réduire le poids, certains corps de roue-libre sont réalisés à partir d'un alliage métallique léger tel qu'un alliage d'aluminium, mais ils sont sensibles au matage. D'autres corps de roue-libre plus lourds sont réalisés en acier ou en titane et ont une meilleure résistance vis-à-vis du phénomène de matage. Toutefois, leur masse et leur prix de revient sont élevés. EP-A-1 495 879 divulgue un moyeu roue-libre pour cycle dans lequel le corps de roue-libre est en deux portions. Une première portion est assemblée au corps de moyeu et comporte, sur une partie de sa longueur, des cannelures, l'autre portion étant lisse et recevant une bague amovible pourvue de cannelures complémentaires. La liaison en rotation des deux portions du corps de roue-libre est assurée par la cassette de pignons. En cas d'usure, la portion amovible peut être remplacée. Cette géométrie ne permet de remplacer qu'une partie des surfaces soumises au matage. Le couple transmis par la cassette de pignon au corps de roue libre peut être très important. Si les matériaux et le dimensionnement, notamment l'épaisseur, des pièces mécaniques constituant le moyeu sont mal choisis, ces dernières pourront subir des déformations comme par exemple des expansions de diamètre qui réduisent le jeu entre les cannelures et les pignons ou encore des contractions de diamètre qui ont pour conséquence d'endommager les roulements. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un nouveau moyeu roue-libre léger, économique et facile à produire, dans lequel les surfaces soumises au matage sont renforcées. L'objectif de l'invention est également de fournir un moyeu dont les différentes pièces ne subiront pas de déformation en réponse au couple transmis entre les pignons et le corps de roue libre. A cet effet, l'invention concerne un corps de roue-libre d'un moyeu roue-libre, ce corps de roue-libre comprenant : - un corps comportant des moyens d'assemblage, avec possibilité de rotation unidirectionnelle, avec un corps de moyeu du moyeu roue-libre, - un insert monté autour du corps et réalisé à partir d'un matériau différent de celui du corps, l'insert comportant des moyens de solidarisation en rotation avec une cassette de pignons. Le corps et l'insert sont assemblés entre eux à la fois par des moyens d'assemblage complémentaires et par des moyens adhésifs. Grâce à l'invention, le corps du corps de roue-libre peut être fabriqué à partir d'un matériau léger et peu coûteux, tel qu'un alliage d'aluminium, qui n'est pas nécessairement résistant au matage. L'insert peut être fabriqué à partir d'un matériau plus résistant au matage. La masse globale et le prix de revient du corps de roue-libre sont ainsi réduits. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel moyeu peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises dans toute combinaison techniquement admissible : - Les moyens d'assemblage complémentaires sont constitués par un filetage du corps et par un taraudage complémentaire de l'insert. - Une partie filetée de l'insert dépasse au-delà du corps, le long d'un axe central du corps de roue-libre. - Le corps est réalisé à partir d'un alliage d'aluminium. - L'insert est réalisé à partir d'un alliage d'acier. - L'insert est fabriqué par décolletage. - Les moyens adhésifs sont constitués par de la colle, notamment de la colle époxy bi-composant ou monocomposant anaérobie. - L'insert est en appui contre un épaulement du corps, éventuellement par l'intermédiaire une rondelle. L'invention concerne également un moyeu roue-libre, comprenant un arbre central définissant un axe de rotation, un corps de moyeu et un tel corps de roue-libre montés libres en rotation autour de l'arbre central. L'invention concerne également une roue de cycle, comprenant un tel moyeu roue-libre. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un moyeu roue-libre et d'un corps de roue-libre conformes à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'un moyeu roue-libre conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue en perspective éclatée d'un corps de roue-libre faisant partie du moyeu roue-libre de la figure 1 ; et la figure 3 est une coupe longitudinale du corps de roue-libre de la figure 2, équipé d'une cassette de pignons. Le moyeu roue-libre 2 représenté à la figure 1 fait partie d'une roue arrière de bicyclette dont les rayons 4 sont représentés par leurs traits d'axe à la figure 1 uniquement, ces rayons étant montés sur une jante non représentée. Le moyeu 2 comprend un arbre creux 10 dont on note X l'axe longitudinal. Cet arbre 10 porte, au niveau d'une première extrémité filetée 12, un écrou 14. Au niveau de sa deuxième extrémité filetée 16 opposée à l'extrémité 12, l'arbre 10 porte un second écrou 18. Les écrous 14 et 18 permettent le montage du moyeu 2 et de la roue à laquelle il appartient sur le cadre non représenté d'une bicyclette. Dans ce qui suit, les termes « axial » et « radial » sont définis par rapport à l'axe X. Par exemple, une dimension axiale est mesurée parallèlement à l'axe X, alors qu'une dimension radiale est mesurée selon une direction radiale par rapport à cet axe. Un corps de moyeu 20 est monté autour de l'arbre 10, avec possibilité de rotation, par rapport à l'arbre 10, autour de l'axe X. Des paliers à billes non visibles sur les figures sont intercalés radialement entre l'arbre 10 et le corps 20. Le corps de moyeu 20 comporte deux flasques latéraux 22 et 24 sur lesquels sont montés les rayons 4. Un corps de roue-libre 40 est assemblé avec le corps de moyeu 20 par l'intermédiaire d'un mécanisme de roue-libre connu en soi, visible partiellement sur les figures, avec possibilité de rotation unidirectionnelle. Par exemple, le corps de roue-libre 40 est pourvu d'encoches 41 de réception de cliquets, et le corps de moyeu 20 est pourvu d'une denture interne destinés à interagir avec les cliquets, pour solidariser sélectivement les corps 20 et 40 lorsque le moyeu 2 est dans une configuration dite de pédalage, dans laquelle le corps de roue-libre 40 est menant par rapport au corps de moyeu 20 car le cycliste exerce un effort d'entraînement en rotation du corps de roue-libre 40, au moyen d'une chaîne non représentée. Les cliquets permettent une rotation unidirectionnelle du corps de moyeu 20 par rapport au corps de roue libre 40 et ne s'opposent pas à la rotation de la roue lorsque le cycliste arrête de pédaler. Le corps de roue-libre 40 est centré sur un axe X40 qui est confondu avec l'axe X en configuration montée du moyeu roue-libre 2. Le corps de roue-libre 40 comprend un corps 42 et un insert 44 montée autour du corps 42. Le corps 42 comprend une première zone 42.1 qui comporte les encoches 41 en prise avec le mécanisme de roue-libre. La première zone 42.1 se prolonge par une deuxième zone 42.2 à section circulaire de diamètre inférieur à celui de la première zone 42.1. Un épaulement annulaire 42.3 perpendiculaire à l'axe X40 est formé entre les zones 42.1 et 42.2. La surface extérieure S42.2 de la deuxième zone 42.2 est filetée et reçoit l'insert 44. La surface intérieure du corps 42 est comme le corps de moyeu 20 monté rotatif sur l'arbre 10, par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs paliers à roulements 49 ou palier lisse. L'insert 44 est globalement cylindrique à section circulaire, et sa surface intérieure S44A comporte un taraudage complémentaire au filetage du corps 42. La surface intérieure est taraudée sur toute sa longueur. De manière facultative, une rondelle 43 est intercalée entre l'épaulement 42.3 et l'insert 44. La somme de la longueur L42 de la deuxième zone 42.2 du corps 42 et de l'épaisseur E de la rondelle 43, mesurées le long de l'axe X40, est strictement inférieure à la longueur L44 de l'insert 44, mesurée le long de l'axe X. Ainsi, en configuration assemblée du corps de roue-libre 40, une partie d'extrémité 44.1 de l'insert 44 dépasse au-delà du corps 42, le long de l'axe X. L'épaisseur de la partie d'extrémité 44.1 est relativement faible mais sa tenue mécanique est satisfaisante car le matériau employé pour réaliser l'insert 44 est résistant, comme expliqué ci-après. Une rondelle 48 filetée extérieurement, est prévue pour venir en prise avec le taraudage de la partie d'extrémité 44.1. Cette rondelle comporte une collerette extérieure 48.1 qui retient axialement une cassette de pignons 46 contre l'épaulement 42.3. Ainsi la portion 44.1 du taraudage qui n'est pas en contact avec la surface filetée de la deuxième zone 42.2 est utilisée pour l'assemblage de la rondelle 48 et ainsi pour la retenue axiale des pignons 47. La surface extérieure S44B de l'insert 44 est pourvue de nervures externes ou cannelures 44.2 parallèles à l'axe X40 qui forment des reliefs de solidarisation en rotation du corps de roue-libre 40 avec la cassette de pignons 46, qui est pourvue de reliefs de solidarisation complémentaires. Dans l'exemple représenté, la cassette de pignons 46 se compose de plusieurs pignons individuels 47 de différents diamètres, séparés entre eux par des entretoises 48 montées autour de l'insert 44. En variante, la cassette de pignons 46 est d'un seul tenant. Des moyens adhésifs non visibles sur les figures, tels que de la colle époxy bi- composant ou monocomposant anaérobie, sont mis en place au niveau du filetage entre le corps 42 et l'insert 44, à savoir sur la surface intérieure S44A de l'insert 44 et/ou sur la surface extérieure S42.2 du corps 42. Le filetage augmente considérablement la surface de collage existant entre l'insert 44 et le corps 42. Cette surface est quasiment doublée, ce qui augmente le niveau de tenue du collage. D'autre part, le collage de la liaison filetée entre l'insert 44 et le corps 42 a pour effet, d'une part, d'éviter la dilatation de l'insert et, d'autre part, d'éviter la contraction du corps 42 et le serrage du roulement. On a pu établir qu'il est possible de transmettre un couple de 300 N.m par la liaison collée/vissée de l'invention sans aucune détérioration du fonctionnement du moyeu. Lors du montage du corps de roue-libre 40, la rondelle 43 est installée autour de la partie filetée 42.2 du corps 42, contre l'épaulement 42.3. Les moyens adhésifs sont disposés. Ensuite, l'insert 44 est vissé sur le corps 42 jusqu'à ce qu'il vienne en butée contre la rondelle 43. De préférence, lors du montage du corps de roue-libre 40, on précontraint le filetage à l'aide d'un couple de serrage d'environ 30 Nm. Le filetage et le taraudage complémentaire du corps 42 et de l'insert 44 constituent des moyens d'assemblage du corps 42 avec l'insert 44. Après la mise en place des moyens adhésifs, le corps 42 et l'insert 44 sont fixés rigidement l'un à l'autre. En service, la chaîne du cycle entraine la cassette de pignons 46 en rotation. Ce couple moteur est transmis au corps de roue-libre 40 par l'intermédiaire des cannelures 44.2 qui sont soumises à des fortes pressions. Les matériaux à partir desquels sont fabriqués le corps 42 et l'insert 44 sont différents. Par exemple, le corps 42 est en alliage d'aluminium, ce qui contribue à limiter la masse du corps de roue-libre 40, et l'insert 44 est en acier, de manière à assurer une bonne tenue mécanique aux pressions transmises par la cassette de pignons 46. La rondelle 43 peut être réalisée par exemple à partir d'un alliage d'aluminium. Ainsi, la masse globale du corps de roue-libre 40 est réduite car le corps 42 est relativement léger. Le corps de roue-libre 40 possède une bonne résistance mécanique car l'insert 44 est en acier. Le sens du filetage entre le corps 42 et l'insert 44 est choisi pour que lorsque le cycliste pédale dans le sens d'avance du cycle, l'insert 44 tende à se visser sur le corps 42. L'emploi des moyens adhésifs permet d'empêcher l'apparition des contraintes radiales qui se forment lorsqu'on visse l'insert 44 avec le corps 42, notamment lors de l'utilisation du cycle. Lorsqu'on serre une liaison vis-écrou telle que celle formée par le corps 42 et l'insert 44, cela génère des contraintes radiales qui tendent à diminuer le diamètre de la vis, c'est à dire le diamètre du corps 42, et à accroitre le diamètre de l'écrou, c'est à dire le diamètre de l'insert 44. L'emploi de moyens adhésifs permet, lors du serrage de la liaison vis-écrou, de ne pas solliciter le filetage pour transmettre le couple moteur, car ce sont les moyens adhésifs qui transmettent le couple sans que le filetage ne soit sollicité. L'insert 44 peut être fabriqué par décolletage, c'est-à-dire usiné par enlèvement de matière à partir d'une barre de métal. Il n'est pas nécessaire de fabriquer l'insert 44 à partir d'un brut de forge, le coût de revient de l'insert 44 est ainsi réduit. La géométrie de l'insert 44 peut être modifiée en fonction des standards des fabricants de cassettes de pignon, en gardant le même corps 42. De cette manière, l'invention permet de proposer une gamme de produits adaptés à différentes normes, en conservant le même corps 42. En variante, la bague 43 est supprimée et l'insert 44 vient directement en appui contre l'épaulement 42.3. Dans le cadre de l'invention, les différentes variantes peuvent être combinées entre elles. REVENDICATIONS1.- Corps de roue-libre (40) d'un moyeu roue-libre (2), ce corps de roue-libre (40) comprenant : - un corps (42) comportant des moyens d'assemblage (41), avec possibilité de rotation unidirectionnelle, avec un corps de moyeu (20) du moyeu roue-libre (2), - un insert (44) monté autour du corps (42) et réalisé à partir d'un matériau différent de celui du corps (42), l'insert (44) comportant des moyens (44.2) de solidarisation en rotation avec une cassette de pignons (46), caractérisé en ce que le corps (42) et l'insert (44) sont assemblés entre eux à la fois par des moyens d'assemblage complémentaires (S42.2, S44A) et par des moyens adhésifs. 2.- Corps de roue-libre (40) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'assemblage complémentaires (S42.2, S44A) sont constitués par un filetage du corps (42) et par un taraudage complémentaire de l'insert (44). 3.- Corps de roue-libre (40) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une partie filetée (44.1) de l'insert (44) dépasse au-delà du corps (42), le long d'un axe central (X40) du corps de roue-libre (40). 4.- Corps de roue-libre (40) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (42) est réalisé à partir d'un alliage d'aluminium. 5.- Corps de roue-libre (40) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'insert (44) est réalisé à partir d'un alliage d'acier. 6.- Corps de roue-libre (40) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'insert (44) est fabriqué par décolletage. 7.- Corps de roue-libre (40) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens adhésifs sont constitués par de la colle, notamment de la colle époxy bi-composant ou monocomposant anaérobie. 8.- Corps de roue-libre (40) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'insert (44) est en appui contre un épaulement (42.3) du corps (42), éventuellement par l'intermédiaire une rondelle (43). 9.- Moyeu roue-libre (2), comprenant un arbre central (10) définissant un axe de rotation (X), un corps de moyeu (20) et un corps de roue-libre (40) montés libres en rotationautour de l'arbre central (10), caractérisé en ce que le corps de roue-libre (40) est selon l'une des revendications précédentes. 10.- Roue de cycle, caractérisée en ce qu'elle comprend un moyeu roue-libre (2) selon la revendication 9.