Brevet FR3011811A1 — publié le 20150417

La présente invention a pour objet un dispositif de direction par la roue arrière d'un vélo, bicyclette ou cyclomoteur à deux ou trois roues. La plupart des deux-roues (bicyclettes, motocyclettes, motos) ou trois-roues inclinables fonctionnent avec une direction assurée par la ou les roues avant, et une propulsion, motorisée ou non, par la ou les roues arrière. Cette disposition permet, notamment grâce à la chasse de la fourche de la roue avant, une auto-stabilité du deux-roues ou du trois-roues en virage. C'est ainsi qu'un cycliste peut piloter son vélo sans en tenir le guidon. D'autre part, la transmission depuis le moteur ou le pédalier est courte, simple et de très bon rendement. Toutefois, cette disposition roue-avant directrice-roue-arrière motrice s'adapte mal au développement de nouveaux types de cycles, et plus particulièrement au vélo couché. Celui-ci présente, par rapport au vélo traditionnel, de nombreux avantages : performances dynamiques supérieures, moindre résistance à l'air, meilleure ergonomie favorisant l'efficacité du pédalage, centre de gravité abaissé, etc... Toutefois, la transmission par la longue chaine allant du pédalier avant à la roue arrière fait perdre en dynamisme ; le guidon et le débattement de la roue avant situés entre les jambes du cycliste affectent aussi son efficacité de pédalage. La position très élevée du pédalier du vélo couché traditionnel est imposée par la roue avant directrice. Cette position rend le démarrage difficile puisque la transition du pied au sol jusqu'au pédalier est longue et source de déséquilibre avant que le pédalage procure suffisamment de vitesse et d'auto stabilité. L'esthétique de cette solution la réserve à des utilisateurs sportifs. Une roue directrice arrière peut donc profiter au vélo couché en permettant de descendre le pédalier, améliorant ainsi ses qualités intrinsèques : visibilité, facilité de dé-25 marrage, aérodynamisme, pédalage les jambes serrées Une roue directrice arrière donne de plus la possibilité de traction avant, avec un meilleur rendement (chaîne ou transmission plus courte) et un gain de poids. ; Une roue directrice arrière donne de plus la possibilité de carénage d'une carrosserie, dotée un meilleur CX, la roue avant n'ayant plus la fonction de direction donc pas de 30 débattement. Si de nombreux systèmes de roues-arrière directrices ont été développés pour l'automobile, ils ne prennent pas en compte la fonction impérative d'auto-stabilité dynamique des deux-roues ou des trois-roues inclinables. Quant aux dispositifs réalisés pour les cycles, les très rares solutions déjà éprouvées n'offrent qu'une conduite ins- 35 table et peu sécurisante. Ainsi, le brevet WO 95/01276 décrit-il un dispositif de roue-arrière directrice montée sur une fourche articulée en rotation autour d'un axe incliné, et liée angulairement à la position du guidon. Toutefois, un tel dispositif n'offre pas l'auto-stabilité d'une roue directrice avant conventionnelle, car lorsque le conducteur déplace son centre de gravité, ce déplacement ne fait pas tourner la roue arrière jusqu'à ce que l'action de la force centrifuge créée par le braquage (en donnant au véhicule une trajectoire courbe) ramène les résultantes des forces dans le plan moyen du véhicule. D'autres dispositifs, tels que décrits dans les brevets US5568935 ou EP0679568 font appel à des réalisations complexes impliquant au minimum deux roues directrices arrière. L'invention a pour objet de remédier à ces inconvénients grâce à un dispositif de direc- tion de la roue arrière à double articulation. Conformément à l'invention, le dispositif comprend un organe de commande dirigé par le conducteur, lié en rotation à la structure du véhicule suivant un pivot sensiblement vertical. Cet organe peut être un guidon, un volant, des manettes ou tout type de commandes à câbles, à tringles, hydrauliques ou motorisées. Il est solidarisé en rotation avec un deuxième organe, désigné par la suite comme organe médian, de type bras ou potence par l'intermédiaire d'une transmission à chaîne, à engrenages, à courroie ou à biellettes. Ainsi, la rotation de l'organe de commande entraîne-t-elle la rotation de l'organe médian autour d'un second pivot également solidaire de la structure. De façon particulièrement avantageuse, l'angle de rotation de l'organe médian par rapport à la structure est généralement très supérieur à celui de l'organe de commande. A l'autre extrémité de l'organe médian est articulé en rotation un troisième organe qui porte la roue, de type bras ou fourche, désigné par la suite comme support de roue. Celui-ci est également solidarisé en rotation avec l'organe médian, également par l'intermédiaire d'une transmission à chaîne, à engrenages, à courroie ou à biellettes. Ce deuxième système de transmission impose la rotation du support de roue suivant un angle de signe inverse et de valeur généralement différente de celle de l'angle de rotation de l'organe médian avec la structure. Ce dispositif de double articulation de la roue directrice avec la structure permet notamment de déporter la roue arrière vers l'extérieur du virage cependant que le centre de gravité de l'ensemble pilote- machine s'inscrit lui à l'intérieur de la courbe. Il en résulte un bon appui en virage, une meilleure stabilité et plus de sécurité. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, les axes de rotation de l'organe de commande, de l'organe médian et du support de roue sont parallèles. Toutefois, l'invention ne se limite pas au parallélisme de ces axes, et les rotations de l'organe médian avec la structure d'une part et avec le support de roue d'autre part peuvent également être réalisées autour d'axes généralement coplanaires. Mais l'invention sera mieux comprise par la description détaillée d'un mode de réalisation préférentiel, donnés à titre d'exemple et illustré par les dessins annexés. La figure 1 est une vue d'ensemble en perspective d'un tel dispositif appliqué à un vélo couché. La figure 2 est une vue de côté du dispositif appliqué à un vélo couché. La figure 3 est une vue de dessus d'un ensemble de direction. La figure 4 est une vue schématique du dispositif appliqué à un tricycle La figure 5 représente en vues de dessous et de côté un dispositif dont les axes des pivots ne sont pas parallèles. Sur la figure 1, on a représenté dans un premier mode de réalisation, l'ensemble d'un dispositif selon l'invention, comportant un organe de commande (4), tel qu'une rotation de cet organe autour d'un axe (P1) lié à un bâti structurel (1) entraîne par l'intermédiaire de deux pignons (4a) et (5a) la rotation d'un organe médian (5) autour d'un axe (P2) également lié au bâti (1). Un pignon (5b) lié de façon rigide au bâti (1) commande la rotation, en sens opposé à la rotation de l'organe médian (5), d'un quatrième pignon (6a) autour d'un axe (P3), lié au support de roue arrière (6). Les diamètres des pignons (4a),(5a)(5b) et (6a) sont généralement différents et permettent ainsi des réglages variés. Une roue avant (2) est fixe en direction par rapport au bâti (1) et c'est la roue arrière (7) qui est directrice. La figure 2 est une vue de côté du dispositif précisant le déplacement longitudinal du point X de jonction de la roue arrière en X', après rotation de l'organe de commande (4) en position (4') et déplacement de la roue arrière (7) en (7'). Sur la figure 3, on a représenté le même dispositif en vue de dessous, en cachant, pour des raisons de lisibilité, le bâti. L'organe de commande (4) est représenté après rotation d'un angle Al autour de l'axe P1. L'organe médian (5) a donc pivoté d'un angle (A2) autour de l'axe (P2) et le support de roue (6) d'un angle A3 autour de l'axe P3. Il en résulte que la roue arrière (3) fait un angle A4 avec l'axe XY, X étant le point de contact initial de la roue arrière avec le sol avant rotation, et Y le point de contact, inchangé de la roue avant avec le sol. Cet angle A4 est proportionnel à l'angle A1, dans un rapport qui dépend des diamètres des pignons (4a),(5a) et (5b) ,(6b). L'axe XY s'est donc déplacé en X'Y, cependant que G', projection du centre de gravité sur le sol, s'inscrit à l'intérieur de la courbe décrite par le véhicule. Sur la figure 4, on a représenté schématiquement, en vue de dessus, un tel dispositif 35 appliqué à un tricycle, inclinable ou non. On constate que le déport de la roue arrière (3) provoque la modification du triangle X Y1 Y2 en X' Y1 Y2, Y1 et Y2 étant les points de contact des roues avant 2a et 2b avec le sol. Ce triangle est précisément le poly- gone de sustentation à l'intérieur duquel doit passer la force résultante entre le poids du véhicule et la force centrifuge provoquée par une trajectoire courbe. Le déport de la roue arrière améliore donc fortement la stabilité du véhicule, en augmentant la limite de non renversement en virage. Cette propriété est particulièrement intéressante pour des tricycles non inclinables de type triporteur. Dans un autre mode de réalisation, les axes des pivots (P1), (P2) et (P3) peuvent ne pas être parallèles. Cette géométrie est particulièrement intéressante pour affiner le réglage de l'auto-stabilité d'un véhicule inclinable par un choix approprié d'angles entre les différents pivots. Ainsi, la figure 5 représente en vue de côté et en vue de dessous un tel dispositif, dans lequel les axes (P1) et (P2) forment entre eux un angle (a). A titre d'exempte, la transmission de la rotation de l'organe de commande (4) à l'organe médian (5) est réalisée par une biellette (8a) articulée par des liaisons rotule à l'organe de commande d'une part, et à un levier (5b) lié à l'organe médian (5). De même, la rotation du porte roue arrière (6) est imposée par une biellette (8b) liée à une extrémité à un levier (5c) monté rigide sur le bâti (1), et au à un levier (6b) monté rigide sur le sup- port de roue arrière (6). Bien entendu, le mode de réalisation de l'invention ne se limite pas au type de transmission décrit ci-dessus, et peut également être réalisé avec des transmissions à engrenages, tringles ou câbles. REVENDICATIONS1. Dispositif de direction de roue arrière de véhicule à deux ou trois roues, inclinable ou non, comprenant au moins un organe de commande de direction (4), un organe support de roue arrière (6) et un organe intermédiaire médian (5) lié en rotation suivant deux axes distincts avec l'organe de commande d'un côté et te support de roue arrière l'autre, caractérisé par le fait que la variation de position linéaire et angulaire de la roue arrière s'effectue au moyen d'une double articulation. 2. Dispositif selon la revendication précédente appliqué à un véhicule à trois roues, inclinable ou non, caractérisé par le fait que ta rotation de l'organe médian (5) par rapport à la structure du véhicule (1) provoque le déport du point de contact de la roue arrière avec le sol et modifie le triangle de sustentation du véhicule dans un sens qui améliore fortement la stabilité du véhicule en virage. 3. Dispositif selon la revendication 1 appliqué à un véhicule à deux-roues, caractérisé par le fait que le déport de la roue arrière en virage impose que G', projection du centre de gravité sur le sol, s'inscrive à l'intérieur ou à l'extérieur de la courbe décrite par le véhi15 cule. 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'organe de commande (4) et l'organe médian (5) soient montés rotatifs sur le bâti du véhicule, selon des axes P1 et P2. 5. Dispositif suivant les revendications 1 et 4, caractérisé par le fait que les organes (4a, 20 5a) de transmission du mouvement entre les organes (4) et (5) permettent des angles de rotation relatifs (A1) entre bâti et organe de commande, et (A2) entre bâti et organe médian, (A1) et (A2) ayant des valeurs différentes telles qu'une faible rotation de l'organe de commande provoque notamment une forte rotation de l'organe médian. 6. Dispositif selon les revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'organe 25 porte roue arrière (6) est monté rotatif à l'autre extrémité de l'organe médian (5) selon un axe (P3). Dispositif selon les revendications précédentes, caractérisé par le fait que les axes de pivot (P1) (P2) d'une part, et (P2),(P3) d'autre part, soient respectivement non nécessairement parallèles, afin d'agir sur l'auto-stabilité d'un véhicule inclinable par un choix 30 approprié de leurs angles respectifs. Dispositif suivant les revendications précédentes, caractérisé par le fait que la transmission (5b, 6a) entre les organes (5) et (6) permette des angles de rotation relatifs (A2) et (A3) différents. Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé par le fait que l'angle de 35 braquage de la roue arrière (A4) soit une fonction des angles (A1), (A2) et (A3)