Brevet FR3016855A1 — publié le 20150731

Description 1 BRE_NT_001 Frein de bicyclette Domaine technique [0001] La présente invention se rapporte au domaine des véhicules. Elle concerne, plus particulièrement, un frein de bicyclette. Etat de la technique [0002] De nombreux dispositifs pour limiter le couple de freinage pour frein de bicyclette sont connus. Ces dispositifs ont comme but d'éviter le blocage de la roue de bicyclette pour préserver l'équilibre du cycliste. [0003] On connaît différents modes de réalisation de tels dispositifs. En particulier, la demande de brevet EP1468904 décrit un système de freins antiblocage pour bicyclette. Ce document, présente un ensemble patin/porte-patin particulier pour bicyclette tel qu'il apparait sur la figure 1, dans lequel un patin 1 est monté coulissant dans un porte-patin 2 et qui contient également un ressort 3 dont la compression s'oppose au coulissement. [0004] D'une façon classique, les porte-patins sont montés par paire sur des étriers de frein reliés par un câble à un levier ou par tout autre moyen équivalent. L'action du cycliste sur le levier provoque le resserrement des étriers et le pincement d'une jante 4 entre les patins. Le fonctionnement de ce dispositif se décompose en quatre phases telles qu'elles apparaissent sur la courbe de la figure 2 représentant la force de freinage Ff s'appliquant sur la jante 4 en fonction du déplacement d du levier de frein. La force de freinage est le produit du coefficient de frottement du patin sur la jante par la force d'appui du patin sur la jante. Il est important de noter que la force d'appui des patins sur la jante est proportionnelle à la force appliquée sur le levier et qu'une fois le patin au contact de la jante, le levier continue à se déplacer si la force appliquée augmente du fait de la déformation élastique des pièces contraintes : levier, câble, gaine, cadre ou fourche, étrier, porte-patin, patin, jante. BRE_NT_001 [0005] Durant une première phase I, le patin se rapproche de la jante. La deuxième phase II débute lorsque le patin entre en contact avec la jante ce qui marque le début du freinage. La troisième phase III débute quand le patin commence à coulisser dans le porte-patin c'est-à-dire quand la force de freinage atteint une valeur particulière L1 liée à la valeur de précontrainte du ressort 3. Durant la troisième phase, le patin vient progressivement comprimer le ressort au fur et à mesure que la force appliquée sur le levier et la force de freinage augmentent. Par ailleurs, le plan de glissement 5 du patin 1 sur le porte-patin 2 n'est pas parallèle à la paroi de la jante 4 sur laquelle s'applique le patin 1, de sorte que durant cette phase, le déplacement du levier résulte d'une part de la déformation élastique due à l'augmentation de la force appliquée mais aussi du déplacement relatif du patin 1 et du porte-patin 2. Autrement dit, le coulissement du patin 1 absorbe une partie de la course du levier durant la troisième phase. Une fois le ressort 3 totalement comprimé et le patin 1 arrivé en buté, débute la quatrième phase durant laquelle la force de freinage Ff continue à croitre de la même façon que durant la deuxième phase. [0006] Le document EP1468904 décrit ce dispositif comme étant un système antiblocage. En réalité la force de freinage augmente de façon continue proportionnellement à la force appliquée sur le levier, y compris durant la troisième phase, de telle sorte que le dispositif n'atteint pas le but qu'il s'est fixé. [0007] La présente invention a pour but de proposer, d'une part un organe de freinage dont la force de freinage maximum est indépendante de la force appliquée sur le levier et d'autre part, des organes de freinage dont la force de freinage sont des fonctions non linéaires de la force appliquée ou du déplacement du levier. Un autre but de l'invention est de proposer des organes de freinage qui soient compatibles avec les étriers de freins sur jante existants et de proposer un ensemble patin porte-patin dont le montage soit simplifié. BRE_NT_001 Divulguation de l'invention [0008] De façon plus précise, et selon un premier aspect, l'invention concerne un organe de freinage pour bicyclette comportant un porte-patin muni d'une glissière définissant un premier axe, un patin monté sur le porte- patin par engagement dans la glissière et mobile en translation en référence au porte-patin selon le premier axe, un organe élastique disposé entre le patin et le porte-patin et déformable élastiquement selon le premier axe. Le patin selon l'invention comporte une première partie engagée dans la glissière formant une base et une deuxième partie formant un tampon, mobile en translation en référence à la base selon un deuxième axe sensiblement perpendiculaire au premier axe. Par ailleurs, l'organe de freinage comporte une came agencée de manière à provoquer le déplacement du tampon selon le deuxième axe en référence à la base, lorsque la base se déplace selon le premier axe en référence au porte-patin, en contraignant l'organe élastique. [0009] Cet agencement permet d'obtenir une force de freinage non linéaire en fonction de la force appliquée sur le levier en faisant intervenir la base et le tampon de façon séparée ou conjointe. [0010] Avantageusement, la base et le tampon comportent chacun au moins une zone de contact destinée à venir en appui contre une jante d'une roue de bicyclette. [0011] Avantageusement, la came est formée par un plan incliné solidaire du porte-patin et n'étant pas parallèle au premier axe. L'organe de freinage comporte un suiveur de came apte à coopérer avec la came et solidaire du tampon. [0012] Selon une variante de l'invention, le plan incliné est orienté de manière à ce qu'un déplacement de la base selon le premier axe en référence au porte-patin en contraignant l'organe élastique provoque un déplacement du tampon en saillie du porte-patin. [0013] Selon une autre variante, le plan incliné est orienté de manière à ce qu'un déplacement de la base selon le premier axe en référence au BRE_NT_001 porte-patin en détendant l'organe élastique provoque un déplacement du tampon en saillie du porte-patin. [0014] Avantageusement, la base et le tampon sont monoblocs. [0015] Avantageusement, le patin comporte au moins une zone de section réduite située entre la base et le tampon. [0016] Avantageusement, le patin est obtenu par injection d'au moins deux matières. [0017] Avantageusement, l'organe élastique et la base sont monoblocs. [0018] Avantageusement, l'organe de freinage comporte des moyens de limiter les frottements entre la came et le suiveur de came. [0019] Selon un mode particulier, la zone de contact de la base ou du tampon comporte un moyen de limiter les frottements avec la jante. [0020] Avantageusement, l'organe de freinage comporte un dispositif de réglage de la précontrainte de l'organe élastique. [0021] Le réglage de la précontrainte du ressort permet notamment d'ajuster la force de freinage à laquelle la base et le tampon sont tous les deux au contact de la jante. [0022] Selon un autre aspect, l'invention porte également sur un organe de freinage de bicyclette comportant un porte-patin muni d'une coulisse définissant un axe de coulisse, un patin mobile monté sur le porte-patin par engagement dans la coulisse et mobile en translation en référence au porte-patin selon l'axe de coulisse et un organe élastique disposé entre le patin mobile et le porte-patin, déformable élastiquement selon l'axe de coulisse. La coulisse est orientée de manière à ce qu'un déplacement du patin mobile selon l'axe de la coulisse en saillie du porte-patin, détende l'organe élastique. L'organe de freinage comporte par ailleurs un patin fixe solidaire du porte-patin.30 5 BRE_NT_001 Brève description des dessins [0023] D'autres détails de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 représente une vue un dispositif antiblocage selon l'art antérieur, - La figure 2 représente une courbe fonctionnelle du dispositif selon l'art antérieur, - Les figures 3 et 4 représentent une première configuration, - Les figures 5 et 6 représentent des courbes fonctionnelles selon deux configurations particulières liées aux figures 3 et 4, - Les figures 7 et 8 représentent une deuxième configuration, - Les figures 9 et 10 représentent des courbes fonctionnelles selon deux configurations particulières liées aux figures 7 et 8, - Les figures 11a et 11b sont des vues en perspective d'une variante d'exécution de l'invention, Mode de réalisation de l'invention [0024] La présente invention se rapporte aux freins de bicyclette sur jante et plus précisément à un sous-ensemble patins/porte-patins destiné à être monté sur un étrier de frein conventionnel. [0025] Tout comme le document de l'art antérieur, l'organe de freinage de la présente invention qui apparait sur les figures 3, 4, 7 et 8 comporte un porte-patin 2 destiné à être monté sur un étrier de frein à l'aide d'un axe de fixation 9. Le porte-patin 2 comporte également une glissière définissant un premier axe sensiblement parallèle à la jante lorsque le patin est au contact de celle-ci. BRE_NT_001 [0026] D'une façon originale, il comporte un patin en deux parties munies chacune d'au moins une zone de contact destinée à venir en appui contre la jante pour provoquer le freinage de la roue par frottement. [0027] Une première partie forme une base 6 et est engagée dans la glissière du porte-patin 2. Un ressort 3, ou tout autre moyen équivalent déformable élastiquement selon le premier axe, est interposé entre la base 6 et le porte-patin 2. [0028] Une vis 8 formant une butée amovible, permet le montage et le démontage de la première partie du patin 6 dans le porte-patin en limitant le déplacement de la base 6 selon le premier axe. De façon préférentielle, le ressort 3 est précontraint lors du montage de la base 6 dans le porte-patin 2. [0029] Le patin comporte également une deuxième partie formant un tampon 7, mobile en référence à la base 6 selon un deuxième axe sensiblement perpendiculaire au premier axe et au plan de freinage de la jante lorsque le patin est en appui contre la jante 4. Le tampon 7 est placé dans un logement que comporte la base 6 avant le montage de la base 6 dans le porte-patin 2. Le logement comporte une butée qui limite le déplacement du tampon 7 vers la jante 4 selon le deuxième axe lorsque le patin n'est pas en contact de la jante 4. [0030] Le déplacement du tampon 7 vers le porte-patin 2 selon le deuxième axe est limité par un plan incliné 5 que comporte le porte-patin 2 (fig. 3 et 4) ou une pièce solidaire du porte-patin 2 (fig. 7 et 8) [0031] Le mouvement du tampon 7 par rapport au porte-patin 2 est une combinaison des translations selon le premier et le deuxième axe, c'est- à-dire une translation selon un troisième axe parallèle au plan incliné 5. [0032] Des moyens supplémentaires non représentés permettent de limiter les frottements entre la base 6 le tampon 7 et le porte-patin 2. Il est ainsi possible d'utiliser des lubrifiants, des surfaces à faible coefficient de frottement, des matières autolubrifiantes ou encore des pièces intermédiaires assurant le glissement ou le roulement. BRE_NT_001 [0033] Cette configuration permet d'obtenir une grande variété de comportements de freinage différents, en faisant varier les paramètres de construction. [0034] Un premier effet consiste à limiter la force de freinage pour éviter les dérapages ou un basculement au-dessus de la roue avant et est particulièrement adapté à un frein avant de vélo enfant. [0035] Un deuxième effet consiste à augmenter la puissance de freinage et est particulièrement adapté à un frein arrière de vélo enfant. [0036] Un troisième effet consiste à obtenir un freinage de puissance progressive ou dégressive. [0037] Un quatrième effet consiste à augmenter la course utile du levier de frein. [0038] Un quatrième effet permet d'augmenter la durée de vie des patins. [0039] A titre d'exemple, certains de ces comportements sont illustrés de façon non limitative sur les figures 5, 6, 9 et 10 sous la forme de la représentation de la force de freinage Ff obtenu en fonction du déplacement d du levier de frein. [0040] Dans tous les modes de réalisation la première phase I correspond au rattrapage du jeux entre le patin et la jante. Le freinage débute avec la deuxième phase II lorsque le patin entre au contact de la jante. [0041] Les figures 5 et 6 concernent la configuration des figures 3 et 4 dans lesquelles le plan incliné 5 est orienté de manière à ce que le tampon 7 soit en saillie avant le début du freinage et rentre dans le porte-patin 2 quand la base 6 se déplace selon le premier axe en comprimant le ressort 3. Inversement, un déplacement de la base 6 provoquant la détente du ressort 3 provoque un déplacement du tampon 7 en saillie du porte-patin 2. [0042] Lors de la deuxième phase II des modes de réalisation des figures 5 et 6, le tampon 7 est en saillie dans la position représentée à la figure 3 et assure seul le freinage. [0043] Dans la troisième phase III la base 6 commence à se déplacer selon le premier axe et le tampon 7 glisse sur le plan incliné 5 comme cela a été expliqué pour la troisième phase de l'art antérieur. BRE_NT_001 [0044] La troisième phase III se termine au point C quand la base arrive au contact de la jante dans la position représentée à la figure 4. Lorsque les deux parties du patin sont au contact de la jante, la force d'appui appliquée sur le porte-patin est répartie entre la base 6 et le tampon 7 et la force de freinage est la somme de la force de frottement des deux parties du patin. Cette position correspond à un état stable si le coefficient de frottement du tampon 7 est supérieur à celui de la base 6, cas représenté à la figure 5, ou instable dans le cas contraire, représenté à la figure 6. [0045] Dans le mode de réalisation de la figure 5, la force de freinage reste constante lors de la quatrième phase IV alors que la force appliquée sur le levier, proportionnelle à la force d'appui du patin sur la jante, augmente. La force d'appui est entièrement appliquée sur le tampon 6 au point C, et sur la base 7 au point D. De C à D, La répartition de la force d'appui bascule progressivement du tampon 7 à la base 6. La force d'appui et la force appliquée augmentent proportionnellement au déplacement d du levier mais la force de freinage reste constante en raison du plus fort coefficient de frottement du tampon 7. [0046] Dans le début de la cinquième phase V, la base 6 reprend son déplacement selon le premier axe en comprimant le ressort 3 ce qui n'impacte pas la force de freinage. Plus aucune pression ne s'applique alors sur le tampon 7. [0047] Le coefficient de frottement du tampon 7 est proportionnel à la pente de la droite AB alors que celui de la base 6 est proportionnel à celle de la droite A'D. [0048] Dans le mode de réalisation de la figure 6, la base 6 a un coefficient de frottement plus élevé que le tampon 7 ce qui apparait en observant les pentes des droites AB et A'D. Dès que le la base 6 entre au contact de la jante 4, la force de freinage augmente ce qui provoque le recul du tampon 7 et la basculement dans la position D. La force appliquée en C est identique à celle appliquée en D mais la force de freinage est plus BRE_NT_001 élevée en D en proportion des coefficients de frottement de la base 6 et du tampon7. [0049] Le mode de réalisation de la figure 5 permet de limiter la force de freinage à une valeur déterminée Lc indépendamment de la force appliquée au levier. En effet, la course du levier n'étant pas infinie, il suffit de réduire le coefficient de frottement de la base 6 pour que la cinquième phase n'advienne pas. Cette configuration permet d'éviter un blocage de roue qui pourrait occasionner un dérapage ou un basculement du cycliste par-dessus le guidon. [0050] La configuration de la figure 6 permet par exemple d'augmenter la durée de vie du patin en utilisant deux gommes de duretés différentes sur chaque partie du patin. Une gomme dure et durable sur le tampon 7 pour les freinages habituelles et une gomme tendre sur la base 6 pour les freinages puissants. [0051] Les figures 9 et 10 concernent la configuration des figures 7 et 8 dans lesquelles le plan incliné 5 est orienté de manière à ce que le tampon 7 soit rétracté avant le début du freinage et sorte en saillie du porte-patin quand la base se déplace selon le premier axe en comprimant le ressort 3. [0052] Dans la deuxième phase II correspondant au mode de réalisation de la figure 7, seul la base 6 est au contact de la jante 4. La force de freinage augmente linéairement jusqu'à une valeur Lc où le tampon 7 arrive au contact de la jante comme représenté à la figure 8. Cette position correspond à un état instable si le coefficient de frottement du tampon 7 est supérieur à celui de la base 6, cas représenté à la figure 9, ou stable dans le cas contraire, représenté à la figure 10. [0053] Dans le mode de réalisation représenté à la figure 9, lors de la troisième phase qui correspond à un état instable, la force d'appui, qui est appliquée par la base 6 au point B est transférée quasi instantanément vers le tampon 7. De plus, lorsque la force de freinage augmente entre les valeurs Lc et L2, le tampon 7 glisse sur le plan incliné 5 et éloigne le porte-patin 2 de la jante 4 ce qui entraîne soit l'augmentation de la force BRE_NT_001 appliquée au levier s'il n'y a pas de déplacement du levier, courbe 111, soit un retour du levier si la force appliquée sur le levier reste constante, courbe Dans la quatrième phase, la force de freinage augmente linéairement, plus rapidement que dans la deuxième phase puisque le coefficient de frottement du tampon 7 est supérieur à celui de la base 6. La courbe pointillée représente la force de freinage lorsqu'on relâche le levier de frein. [0054] Le déplacement du porte-patin 2 par rapport à la jante quand la force de freinage augmente de Lc à L2 restitue une partie de la course du levier utilisée qui, dans l'exemple présenté, correspond à la distance A'A. Ce gain de course peut-être mis à profit pour utiliser un bras de levier plus important, et ainsi augmenter la puissance de freinage. [0055] Par ailleurs la force maximum de contraction musculaire statique est sensiblement plus élevée que la force maximum de contraction dynamique. Il en résulte qu'en s'opposant au recul du levier et donc au recul du porte-patin lorsque le tampon 7 vient se coincer entre la jante et le porte-patin, le cycliste peut atteindre une puissance de freinage plus élevée que par une action de serrage conventionnel d'un levier de frein. [0056] Ces deux effets, pris ensemble ou séparément, contribuent à augmenter la puissance de freinage. [0057] Dans le mode de réalisation de la figure 10, la base 6 a un coefficient de frottement plus élevé que le tampon 7. La troisième phase 111 correspond à un état stable ou la base 6 et le tampon 7 sont au contact de la jante 4 dans la position représentée à la figure 8. [0058] Les figures 11a et 11b présentent un autre mode de réalisation dans lequel les deux parties du patin sont monoblocs. La partie tampon 7 se trouve au centre entre deux parties base 6. Le patin comporte une rainure 14 qui collabore avec la glissière du porte-patin 2. La rainure 14 s'étend au niveau des bases 6 et est interrompue au niveau du tampon 7. La partie tampon 7 du patin est reliée aux parties base 6 par une zone 11 de section réduite située entre les deux parties du patin. La déformation du patin dans les zones 11 de section réduite permet un BRE_NT_001 déplacement du tampon 7 dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe de la glissière. Le tampon 7 est par ailleurs en appui contre au moins un plan incliné 5 que comporte le porte-patin 2 et peut se déplacer perpendiculairement à la glissière en référence à la base 6. [0059] Le patin monobloc peut être obtenu par injection d'au moins deux matières ayant des propriétés spécifiques pour les zones de contact de la base 6 et du tampon 7, pour la zone 11 de section réduite et pour la rainure 14 collaborant avec la glissière du porte-patin 2. [0060] Dans un autre mode de réalisation non représenté, le patin et l'organe élastique sont monoblocs. [0061] Les modes de réalisation présentés le sont à titre d'exemple et les revendications couvrent également d'autres configurations. En particulier, la partie tampon 7 ne se situe pas nécessairement entre deux parties de base 6 comme cela est représenté mais peut se situer sur une extrémité du patin. [0062] Les courbes présentées correspondent à quelques configurations particulières des pièces composant l'organe de freinage. Il est possible de modifier les coordonnées de chacun des points des courbes présentées en modifiant plusieurs paramètres : - les coefficients de frottement de la base 6 et du tampon 7, - la raideur, la course et la précontrainte du ressort 3, - l'orientation et l'inclinaison du plan incliné 5, - les jeux fonctionnels entre la jante et le patin et entre les deux parties du patin. [0063] Dans un mode particulier de l'invention, une des parties du patin peut comporter des moyens pour limiter les frottements avec la jante comme par exemple un rouleau. [0064] Dans une autre variante non représentée, l'organe de freinage comporte un dispositif de réglage de la précontrainte du ressort 3. [0065] Dans un autre mode non représenté, un patin fixe est solidaire du porte-patin et un patin mobile est engagé dans une glissière que comporte le BRE_NT_001 porte-patin, définissant un axe de glissière, et apte à coulisser le long de cet axe. Un organe élastique, déformable élastiquement selon l'axe de la glissière est disposé entre le patin mobile et le porte-patin. L'axe de la glissière est orienté de manière à ce qu'un déplacement du patin mobile selon l'axe de la glissière en saillie du porte-patin, détende l'organe élastique. Cette configuration est équivalente à celle des figures 3 et 4. Ainsi, le patin mobile viendra en premier au contact de la jante et commencera à se rétracter à partir d'un certain niveau de la force de freinage jusqu'à ce que le patin fixe vienne à son tour au contact de la jante. REVENDICATIONS1. Organe de freinage de bicyclette comportant : - un porte-patin (2) muni d'une glissière définissant un premier axe, - un patin monté sur le porte-patin par engagement dans la glissière et mobile en translation en référence au porte-patin (2) selon le premier axe, - un organe élastique (3) disposé entre le patin et le porte-patin (2) et déformable élastiquement selon le premier axe, caractérisé en ce que le patin comporte une première partie engagée dans la glissière formant une base (6) et une deuxième partie formant un tampon (7), mobile en translation en référence à la base (6) selon un deuxième axe sensiblement perpendiculaire au premier axe et en ce que l'organe de freinage comporte une came agencée de manière à provoquer le déplacement du tampon (7) selon le deuxième axe en référence à la base (6), lorsque la base (6) se déplace selon le premier axe en référence au porte-patin (2) en contraignant l'organe élastique (3). 2. Organe de freinage selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que la base (6) et le tampon (7) comportent chacun au moins une zone de contact destinée à venir en appui contre une jante (4) d'une roue de bicyclette. 3. Organe de freinage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la came est formée par un plan incliné (5) solidaire du porte-patin (2) et caractérisé en ce que le plan incliné (5) n'est pas parallèle au premier axe et en ce que l'organe de freinage comporte un suiveur de came apte à coopérer avec la came et solidaire du tampon (7). 4. Organe de freinage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plan incliné (5) est orienté de manière à ceBRE_NT_001 qu'un déplacement de la base (6) selon le premier axe en référence au porte-patin (2) en contraignant l'organe élastique (3) provoque un déplacement du tampon (7) en saillie du porte-patin (2). 5. Organe de freinage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plan incliné (5) est orienté de manière à ce qu'un déplacement de la base (6) selon le premier axe en référence au porte-patin (2) en détendant l'organe élastique (3) provoque un déplacement du tampon (7) en saillie du porte-patin (2). 6. Organe de freinage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la base (6) et le tampon (7) sont monoblocs. 7. Organe de freinage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le patin comporte au moins une zone (11) de section réduite située entre la base (6) et le tampon (7). 8. Organe de freinage selon les revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le patin est obtenu par injection d'au moins deux matières. 9. Organe de freinage selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe élastique (3) et la base (6) sont monoblocs. 10. Organe de freinage selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de limiter les frottements entre la came et le suiveur de came. 11. Organe de freinage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone de contact de la base (6) ou du tampon (7) comporte un moyen de limiter les frottements avec la jante (4). 12. Organe de freinage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de réglage de la précontrainte de l'organe élastique (3). 13. Organe de freinage de bicyclette comportant : un porte-patin muni d'une glissière définissant un axe de glissière, - un patin mobile monté sur le porte-patin par engagement dans la glissière et mobile en translation en référence au porte-patin selon l'axe de glissière,BRE_NT_001 - un organe élastique disposé entre le patin mobile et le porte-patin et déformable élastiquement selon l'axe de glissière, l'axe de la glissière étant orienté de manière à ce qu'un déplacement du patin mobile selon l'axe de la glissière en saillie du porte-patin détende l'organe élastique, caractérisé en ce qu'il comporte également un patin fixe solidaire du porte-patin.