Brevet FR3114569A1 — publié le 20220401

La présente invention concerne un système de stabilisation (11) d’un cycle inclinable comprenant de chaque côté du cycle inclinable au moins une roue de stabilisation (16) reliée audit cycle inclinable par un bras (14), caractérisé en ce que : chacun desdits bras (14) est lié au cycle inclinable par une liaison pivot, en position de référence, la droite passant par le centre de cette liaison pivot et le point de contact de la roue de stabilisation (16) sur le sol forme un angle inférieur à 30° avec le plan médian du cycle inclinable. Figure de l’abrégé : figure 2 Dispositif de stabilisation pour bicyclette Domaine de l’invention La présente invention concerne la stabilisation des cycles inclinables, qui sont exclusivement ou partiellement propulsés par l’énergie humaine. La vitesse de ces cycles est limitée par la puissance du cycliste et/ou la réglementation. Dans cette catégorie de cycles, on trouve la bicyclette (appelée vélo dans le langage courant), les vélos cargos biporteurs (qui ont deux roues) et les vélos cargos triporteurs pendulaires (qui ont trois roues et qui peuvent s’incliner). Ces trois types de cycles peuvent être équipés d’une assistance électrique. Art antérieur Dans les villes des pays développés, après avoir beaucoup diminué au profit de l’automobile, l’usage de la bicyclette se développe de nouveau. Cependant, ce développement est freiné par le manque de stabilité des bicyclettes, en particulier quand il faut transporter des enfants, des courses ou du matériel (outils, bagages, livraisons). Ce risque de chute est particulièrement dissuasif pour les personnes qui ont des problèmes d’équilibre, plus ou moins prononcés, en particulier les personnes âgées. Ces personnes, pour l’instant, profitent peu du « retour de la bicyclette » en ville. Et même les personnes « jeunes et sportives » peuvent être très gênées certains jours, par exemple quand il y a de la neige ou du verglas… ou perdre l’équilibre si une roue de leur bicyclette bute sur un trottoir ou descend dans le creux d’un rail de tramway. Pour stabiliser les bicyclettes, en particulier les bicyclettes des enfants, on utilise le plus souvent des roues de stabilisation qui sont montées rigidement sur l’axe de la roue arrière, de chaque côté de la roue. Cette solution présente principalement deux défauts : la perte d’adhérence de la roue arrière quand le sol n’est pas plan ; l’impossibilité de se pencher dans un virage pour compenser la force centrifuge. Pour limiter ces défauts, il est possible d’utiliser des roues de stabilisation qui peuvent se déplacer verticalement en comprimant un ressort. Cette solution est décrite, par exemple, dans le brevet US5064213. Inconvénient de l’art antérieur La solution de l’art antérieur qui utilise des ressorts n’est pas totalement satisfaisante. En effet : Soit la raideur des ressorts est faible, ce qui se traduit par le fait que la bicyclette n’est pas stable, en particulier à vitesse lente et à l’arrêt. Soit la raideur des ressorts est forte, ce qui génère plusieurs inconvénients : le risque de perte d’adhérence de la roue arrière de la bicyclette, des secousses plus importantes quand l’une des roues de la structure passe dans un creux ou sur une bosse, et une réduction de la sécurité dans les virages, puisque l’inclinaison du vélo n’a plus ou peu d’effet. Objectifs de l’invention L’objectif principal de l’invention est de résoudre ce problème de stabilité. En particulier, l’invention vise à concilier une stabilité importante lorsque la bicyclette est à l’arrêt et à vitesse lente avec une capacité d’inclinaison aisée dans les virages. L’invention concerne selon son acception la plus générale un système de stabilisation d’un cycle inclinable comprenant de chaque côté du cycle inclinable au moins une roue de stabilisation reliée audit cycle inclinable par un bras, caractérisé en ce que : o chacun desdits bras est lié au cycle inclinable par une liaison pivot, o en position de référence, la droite passant par le centre de cette liaison pivot et le point de contact de la roue de stabilisation sur le sol forme un angle inférieur à 30° avec le plan médian du cycle inclinable. On entendra par « cycle inclinable » au sens du présent brevet un véhicule ayant au moins deux roues et propulsé au moins en partie par l’énergie musculaire de la personne se trouvant sur ce véhicule, notamment à l’aide de pédales ou de manivelles. Le système selon l’invention est notamment constitué d’un kit d’adaptation d’un cycle inclinable, par exemple une bicyclette. Ce kit est composé de deux équipements, destinés à être fixés sur une structure ou sur le cadre de part et d’autre de la roue arrière s’il s’agit d’une bicyclette. Chaque équipement est constitué par un bras, un système de liaison avec la structure ou le cadre et une roue fixée à l’extrémité inférieure du bras par un axe. De préférence, la raideur en rotation d’un bras, quand on le soulève, est inférieure à 5 Nm par degré, en position de référence. De préférence, la liaison pivot comporte un axe longitudinal. Selon une variante le système comporte des butées hautes limitant le déplacement de chaque bras vers le haut. De préférence, il comporte au moins deux positions des butées hautes correspondant à une inclinaison faible du cycle inclinable, entre 5° et 15°, et une inclinaison forte du cycle inclinable, entre 15° et 35°. Selon une autre variante, il comporte des butées basses limitant la position vers le bas de chaque bras. Selon un mode de réalisation particulier, les axes desdites roues de stabilisation sont dans le même plan vertical que l’axe de la roue arrière du cycle inclinable. Avantageusement, les axes desdites roues de stabilisation sont décalés vers l’avant par rapport à l’axe de la roue arrière du cycle inclinable, d’une distance inférieure ou égale à 200 millimètres. L’invention comporte aussi un cycle inclinable équipé d’un tel système. De préférence, la force exercée par la roue de stabilisation sur le sol génère un angle créateur de dérive sur cette roue de stabilisation, dont la valeur dépend de la force exercée. Description détaillée d'exemple s non limitatif s de l'invention La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d’exemples non limitatifs de l'invention, se référant aux dessins annexés où : La figure 1 représente une bicyclette. La figure 2 représente, vue de côté, une bicyclette équipée d’un dispositif de stabilisation. La figure 3 représente, vue de l’arrière, une bicyclette équipée d’un dispositif de stabilisation. La figure 4 représente, vu de l’avant, le montage d’un bras porte roue sur son axe. La figure 5 représente, vu de dessus, le montage d’un bras porte roue sur son axe. la figure 6 représente, vu de côté, un bras porte roue en deux parties. La figure 7 représente, vu de dessus, un bras porte roue en deux parties. Terminologie employée dans le brevet Définitions de termes utilisés dans le texte : bicyclette : véhicule à deux roues propulsé exclusivement ou principalement par l'énergie musculaire du cycliste ; direction longitudinale : direction horizontale parallèle au sens de déplacement de la bicyclette ; direction transversale : direction horizontale perpendiculaire à la direction longitudinale ; les termes « droite », « gauche », « avant » et « arrière » sont définis à partir de la position du cycliste sur la bicyclette ; inclinaison de la bicyclette : angle, dans un plan vertical, entre l’axe de la roue arrière de la bicyclette et le sol ; roue chargée : roue qui est du côté où la bicyclette penche ; roue déchargée : roue qui est du côté opposé au côté où la bicyclette penche ; moment de basculement : moment dû à la masse de la bicyclette chargée, qui tend à faire basculer la bicyclette quand elle n’est pas verticale, « position de référence » : la position de référence correspond à une bicyclette, en position verticale sur un sol horizontal, avec la charge moyenne retenue pour la conception. angle de dérive : angle entre la trajectoire du point de contact d’une roue de stabilisation et la trajectoire du point de contact de la roue arrière de la bicyclette. angle créateur de dérive : angle entre l’axe d’une roue de stabilisation et l’axe de la roue arrière de la bicyclette, les deux axes étant projetés sur un plan horizontal. La figure 1 représente schématiquement une bicyclette (1), avec ses composants principaux. La bicyclette (1) est composée d’un cadre (2), d’une roue avant (3), d’une roue arrière (4) avec son axe (8), d’un tube de selle (5), de haubans (6) et de bases (7). Les figures 2 et 3 représentent schématiquement une bicyclette (1) équipée d’un dispositif de stabilisation (11). Ce dispositif de stabilisation (11) est fixé en trois points sur la bicyclette (1) : sur l’axe de la roue arrière (4) de part et d’autre de cette roue arrière (4) et sous la selle par l’intermédiaire d’une bielle (13). Le dispositif de stabilisation (11) comprend une structure (12), en forme d’arceau, sur laquelle est montée, de chaque côté, un bras (14) avec une liaison pivot (15). Une roue de stabilisation (16) est montée sur le bras (14). La rotation du bras (14) est limitée par une butée haute (17) et une butée basse (18). Les roues de stabilisation sont alignées avec la roue arrière (les axes des trois roues sont dans un même plan transversal/vertical). En position de référence, il y a du jeu entre les bras (14) et les butées basses (18). Quand la bicyclette est à l’arrêt et que l’on se penche d’un côté, le bras (14) empêche le basculement de la bicyclette par arc-boutement. En effet, l’angle (RV) entre la droite passant par le centre du pivot (15) et le point de contact de la roue de stabilisation (16) sur le sol et la verticale qui passe par le centre du pivot (15) est relativement faible, par exemple de 10°. Avec un angle de 10°, il suffit d’une adhérence au sol de 0,176 (valeur de la tangente de 10°) pour que la roue de stabilisation (16) ne glisse pas. Pour l’angle (RV), il paraît préférable, pour assurer la stabilisation, de ne pas dépasser un angle de 30° qui correspond à une adhérence minimum de 0,577. Quand la bicyclette est en mouvement et que l’on se penche d’un côté, les forces exercées sur la roue arrière (4) et sur la roue de stabilisation (16), qui est chargée, créent un angle de dérive sur ces deux roues qui provoque un écartement progressif des deux roues, donc une inclinaison progressive de la bicyclette. A vitesse lente, la force sur la roue de stabilisation (16) chargée permet de mieux maîtriser la trajectoire de la bicyclette. A vitesse de croisière, cette force devient très faible, car l’angle de dérive est très faible. On retrouve le fonctionnement habituel de la bicyclette pour lequel la stabilisation est assurée par la vitesse. De plus, si le cycliste veut limiter le risque de chute, il peut régler la butée haute (17) pour limiter l’inclinaison maximum du vélo, par exemple à 5° ou 10°. Mais ce réglage impose de ne pas aller trop vite dans les courbes, car le cycliste pourra moins bien compenser la force centrifuge en s’inclinant. Quand il n’y a pas d’arc-boutement, la force exercée par une roue de stabilisation (16) sur le sol est très faible, car elle dépend seulement du poids de la roue de stabilisation (16) et du poids du bras (14), soit une force comprise entre 10 N et 50 N. La raideur en rotation d’un bras (14) quand on le soulève est également très faible, inférieure à 5 Nm par degré. En effet, grâce à l’arc-boutement, il n’est pas nécessaire d’avoir un ressort qui crée un moment qui s’oppose à l’inclinaison de la bicyclette. Si les pneumatiques de la roue arrière (4) et des roues de stabilisation (16) ne créent pas suffisamment d’angle de dérive, la bicyclette ne s’inclinera pas assez rapidement quand le cycliste voudra s’incliner. Pour remédier à ce défaut, il est possible de prévoir un angle créateur de dérive sur la roue de stabilisation (16) qui augmente avec la force qui appuie la roue de stabilisation (16) sur le sol. Les figures 4 à 7 présentent deux solutions qui permettent de générer un angle créateur de dérive. Un fonctionnement très satisfaisant a été obtenu, par exemple, avec une force verticale de 120 N sur la roue (16) générant un angle créateur de dérive de 4°. Les figures 4 (vue de devant) et 5 (vue de dessus) représentent le montage du bras (14), du côté gauche, avec la liaison pivot (15). La liaison pivot (15) est constituée d’un axe (21) et d’un fourreau (22). Le sens de déplacement de la bicyclette est indiqué par la flèche (S). Le bras (14) est relié au fourreau (22) par l’intermédiaire de deux silentblocs, le silentbloc avant (23) et le silentbloc arrière (24). Quand la roue de stabilisation (16) exerce une force verticale sur le bras (14), les deux silentblocs (21) et (22) se déforment et font tourner le bras (14) autour d’un axe sensiblement vertical, ce qui génère un angle créateur de dérive. Les figures 6 (vue de côté) et 7 (vue de dessus) représentent une autre solution. La génération de l’angle créateur de dérive n’est pas réalisée au niveau de la liaison pivot (15), mais sur le bras (14). Le sens de déplacement de la bicyclette est indiqué par la flèche (S). Le bras (14) qui est représenté est à gauche de la bicyclette. Il est composé de deux parties. La partie supérieure du bras (31) est liée à la structure (12) par la liaison pivot (15). La partie inférieure du bras (32) porte la roue (16). Les deux parties (31) et (32) sont reliées par trois silentblocs : le silentbloc supérieur (33), le silentbloc inférieur (34) et le silentbloc arrière (35). Une butée (36) limite la déformation des trois silentblocs (33), (34) et (35) en cisaillement vertical. Quand il y a une force verticale sur la roue (14), le silentbloc haut (33) soumis à une traction s’allonge, alors que le silentbloc arrière (35) se déforme peu. Ces déformations génèrent une rotation de la partie inférieure du bras (32) autour d’un axe sensiblement vertical, ce qui génère un angle créateur de dérive. Les deux solutions qui viennent d’être décrites, en référence aux figures 4 à 7 présentent également, grâce à l’utilisation de silentblocs, d’autres avantages : La roue (16) peut se déplacer longitudinalement élastiquement quand elle rencontre un obstacle, comme un corps étranger sur le sol, ce qui limite beaucoup l’impact du choc sur la bicyclette (1). la mise en contact du bras (14) avec la butée haute (17) et la butée basse (18) n’est pas brutale, elle est élastique. La présente invention permet donc, de manière surprenante, d’obtenir une bonne stabilité à l’arrêt et à vitesse lente, tout en conservant la possibilité de s’incliner facilement lorsque la bicyclette se déplace à vitesse de croisière : A l’arrêt, la bicyclette est stable et verticale, même si le sol est en dévers. Le cycliste n’a pas besoin de mettre le pied au sol. A vitesse lente, le cycliste maîtrise bien sa trajectoire. Il peut éviter, par exemple, de faire des zigzags dangereux quand il redémarre après un arrêt à un feu rouge. Il peut aussi, sans tomber ni mettre le pied à terre, prendre des virages de rayon très limité. A vitesse de croisière, la stabilité est assurée par la vitesse. Le cycliste peut se pencher dans les virages comme avec une bicyclette. De plus, avant de commencer son déplacement, le cycliste peut facilement choisir l’inclinaison maximale de la bicyclette en fonction, notamment, de ce qu’il transporte et des conditions météorologiques (risque de verglas…). La mise en œuvre de la présente invention vient d’être décrite de manière détaillée pour un type de cycle inclinable particulier : la bicyclette. La présente invention peut également être mise en œuvre, de manière similaire, pour d’autres types de cycles inclinables : les vélos cargos biporteurs et les vélos cargos triporteurs inclinables qui ont deux roues à l’avant. En complément de ce qui vient d’être présenté, des variantes de l’invention peuvent être réalisées. Par exemple, on peut : Monter sur le bras un petit ressort pour limiter la force d’appui de la roue (16) sur le sol. Monter les roues (16) en avant de l’axe de la roue arrière, pour renforcer la stabilisation. Cela génère un peu de ripage des roues (16) dans les courbes, mais ce ripage est limité car la force d’appui des roues (16) sur le sol est faible. Fixer le dispositif de stabilisation (11) de chaque côté de la bicyclette sur la base (7) et le hauban (6). Fixer le dispositif de stabilisation (11) sur la fourche de la bicyclette pour la stabiliser au niveau de la roue avant plutôt qu’au niveau de la roue arrière. Prévoir un bras (14) en matériau composite qui assure plusieurs fonctions : force d’appui sur le sol, écartement latéral de la roue (16) quand la bicyclette s’incline, souplesse en cas de choc longitudinal sur la roue (16) et génération d’un angle créateur de dérive. Nomenclature des éléments présentés dans l a description : N ° Désignation N° Désignation 1 bicyclette 31 partie supérieure du bras 2 cadre 32 partie inférieure du bras 3 roue avant 33 silentbloc supérieur 4 roue arrière 34 silentbloc inférieur 5 tube de selle 35 silentbloc arrière 6 hauban 36 butée 7 base 8 axe roue arrière RV angle S sens de déplacement 11 dispositif de stabilisation 12 structure 13 bielle 14 bras 15 liaison pivot 16 roue de stabilisation 17 butée haute 18 butée basse 21 axe 22 fourreau 23 silentbloc avant 24 silentbloc arrière – Système de stabilisation (11) d’un cycle inclinable (1) comprenant de chaque côté du cycle inclinable (1) au moins une roue de stabilisation (16) reliée audit cycle inclinable (1) par un bras (14), caractérisé en ce que : chacun desdits bras (14) est lié au cycle inclinable (1) par une liaison pivot (15), en position de référence, la droite passant par le centre de cette liaison pivot (15) et le point de contact de la roue de stabilisation (16) sur le sol forme un angle inférieur à 30° avec le plan médian du cycle inclinable (1). – Système de stabilisation (11) d’un cycle inclinable (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que, en position de référence, la raideur en rotation d’un bras (14), quand on le soulève, est inférieure à 5 Nm par degré. – Système de stabilisation (11) d’un cycle inclinable (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la liaison pivot (15) a un axe longitudinal. – Système de stabilisation (11) d’un cycle inclinable (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’il comporte des butées hautes (17) limitant le déplacement de chaque bras (14) vers le haut. – Système de stabilisation (11) d’un cycle inclinable (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce qu’il comporte au moins deux positions des butées hautes (17) correspondant à une inclinaison faible du cycle inclinable (1), entre 5° et 15°, et une inclinaison forte du cycle inclinable (1), entre 15° et 35°. – Système de stabilisation (11) d’un cycle inclinable (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’il comporte des butées basses (18) limitant la position vers le bas de chaque bras (14). – Système de stabilisation (11) d’un cycle inclinable (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que les axes desdites roues de stabilisation (16) sont dans le même plan vertical que l’axe de la roue arrière du cycle inclinable. – Système de stabilisation (11) d’un cycle inclinable (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que les axes desdites roues de stabilisation (16) sont décalés vers l’avant par rapport à l’axe de la roue arrière (4) du cycle inclinable, d’une distance inférieure ou égale à 200 millimètres. – Système de stabilisation (11) d’un cycle inclinable (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la force exercée par la roue de stabilisation (16) sur le sol génère un angle créateur de dérive sur cette roue de stabilisation (16), dont la valeur dépend de la force exercée. - Cycle inclinable (1) comprenant de chaque côté du cycle inclinable (1) au moins une roue de stabilisation (16) reliée audit cycle inclinable (1) par un bras (14), caractérisé en ce que : chacun desdits bras (14) est lié au cycle inclinable (1) par une liaison pivot (15), en position de référence, la droite passant par le centre de cette liaison pivot (15) et le point de contact de la roue de stabilisation (16) sur le sol forme un angle inférieur à 30° avec le plan médian du cycle inclinable (1).