FR2458445A1 - Bati d'engin de transport leger en matiere plastique renforcee - Google Patents

Abstract

BATI D'ENGIN DE TRANSPORT LEGER UTILISABLE NOTAMMENT DANS LES DOMAINES DU SPORT, DU JEU OU DES MOYENS DE TRANSPORT. CE BATI EST CONSTITUE ESSENTIELLEMENT PAR UNE POUTRE DE RIGIDITE VARIABLE EN MATIERE PLASTIQUE RENFORCEE, EVENTUELLEMENT ALLEGEE MUNIE DE DISPOSITIFS PERMETTANT L'ASSEMBLAGE DES ROUES, MOYEN D'ENTRAINEMENT ET DE LA SELLE. LA SOUPLESSE EST DETERMINEE PAR LA FORME DE LA POUTRE, PAR LE TAUX DE MATIERE RENFORCANTE. ELLE PEUT ETRE REGLEE PAR UN SYSTEME MECANIQUE.

Description

Les engins de transport légers connaissent actuellement un nouveau développement tant dans le domaine du sport que dans le domaine de l'utilisation courante. De nombreux essais ont été tentés pour substituer tout ou partie de ces engins réalisés essentiellement en métal par des pièces en matières plastiques qui permettraient une diminution de poids. Dn a ainsi tenté de remplacer les cadres métalliques rigides par des coques rigides en plastique renforcé. Demême, on tente actuellement de substituer des roues en plastique moulé aux roues traditionnelles à rayons. Outre un gain de poids de quelques 300 g par roue les roues moulées ont un prix de revient bien inférieur car le montage des rayons est supprimé.

Toutefois, toutes ces innovations n'ont pas entrainé de pro--: grès sensibles dans le domaine des engins de transport légers.

I1 a été trouvé un dispositif qui, par sa conception nouvelle, devrait permettre d'améliorer de façon importante les engins de transport légers. Par engins de transport légers, on entend aussi bien les engins du type bicyclette a une ou plusieurs places, pour adulte ou pour enfants, à deux ou plusieurs roues, mus par 1 'énergie humaine ou les engins à moteurs du type vélomoteur ou motocyclette. Ces différents engins sont constitués essentiellement d'un cadre rigide muni de dispositifs permettant la fixation rigide des roues, de roues à rayons dont la souplesse plus ou moins grande permet d'amortir en partie les inégalités de la route ou les chocs et de systèmes permettant l'entrainement, le freinage, le guidage de l'en- gin ainsi que le positionnement de l'utilisateur.

Il a été trouvé plus particulièrement un bati d'engin de trans- port léger caractérisé en ce qu'il est constitué essentiellement par une poutre de rigidité variable en matière plastique renforcée, munie de dispositifs permettant l'assemblage des diverses pièces de l'ensemble.

Par bati, on désigne un support sur lequel sont assemblées les diverses pièces de l'engin.

Par poutre, on entend une pièce constituée globalement par un profilé muni en au moins quatre points de dispositifs particuliers.

Cette poutre a une longueur qui dépend essentiellement de l'utilisation envisagée de l'engin. Elle sera habituellement comprise entre 40 cm et 80 cm pour des engins destinés à des enfants ou des adolescents et entre 80 cm et 110 cm pour des engins destinés à des adultes.

La section de cette poutre n'est pas uniforme et varie selon l'emplacement où on la considère dans la longueur.

La forme globale de cette section ou profil peut être issue d'un carré, d'un rectangle, d'un cylindre, d'un oval dont on aurait oté une partie permettant une fabrication selon des techniques par injection ou moulage des matières plastiques. Elle peut aussi avoir une forme en X en Y ou en V.

On préférera toutefois une forme dérivée d'un rectangle ou profil en U renversé selon la figure 1.

Divers dispositifs doivent être adaptés sur cette poutre que l'on représentera schématiquement sur la figure 2 en profil latéral.

La poutre ABCD est munie en A d'un dispositif permettant la fixationde la roue arrière, en Bit'un dispositif permettant la fixation du pédalier, en C d'un dispositif permettant le positionnement de l'utilisateur et en D d'un dispositifpermettant la fixation de la fourche avant de l'engin.

Ainsi qu'on le voit sur la figure 3, la plus-grande partie de la section AB est divisée en deux parties chacune ayant elle-même le profil adopté, permettant ainsi le passage de la roue arrière.

Les distances entre les 4 points ABCD seront variables et dépendront de l'utilisation de l'engin. Ainsi que l'on a indiqué-précédemment la longueur AD variera de 40 cm à IIQ cm environ. La longueur AB sera déterminée en fonction du diamètre de la roue choisie pour équiper l'engin.

La longueur AC peut varier de façon plus importante. Toutefois si l'on veut conserver une certaine souplesse pour le dispositif de positionnement de la selle, onnepeut rapprocher les points B et C.

Le point C sera avantageusement situé à une distance comprise entre la moitié et les trois quarts de la longueur totale AD à partir de A.

Le dispositif en A peut être une simple encoche telle qu'elle existe traditionnellement sur tout type d'engins de transport léger actuellement commercialisé. On peut aussi concevoir d'autres réalisations qui permettent de positionner la roue arrière en réglant la tension de la chaine et de bloquer la dite roue sur les deux éléments arrières de la poutre.

Le dispsittfenB permettant la fixation du pédalier est avantageusement un élément en matière plastique renforcée de même nature que la poutre, qui est une protuberance de la dite poutre. Etant donné les forces très importantes qui sont appliquées sur ce dispositif, il est nécessaire de la renforcer par un tirant pouvant être de même nature que la poutre.

Cette protubérance est terminée vers le bas par un orifice où peut s'adapter le système de roulement à bille soutenant le pédalier.

Le dispositif en C est aussi uneprotubérance incurvée de la poutre réalisée en matière plastique renforcée et qui comporte sur sa partie horizontale extrème un système permettant le positionnement de la selle. On peut prévoir un système permettant le réglage en longueur et en hauteur de la selle par exemple une suite de trous verticaux équipés d'un dispositif de blocage en hauteur de la selle. Ainsi, il est possible d'adapter la position de la selle transversalement et en hauteur à la position souhaitée par l'utilisateur.

Le dispositif en D peut être un souple trou cylindrique dans lequel passe la fourche avant de l'engin, équipé d'un dispositif permettant le blocage en hauteur de la dite fourche.

Outre les 4 dispositifs que nous venons de décrire, il va de soi que divers autres dispositifs peuvent être adaptés permettant, par exemple la fixation des freins, des gardes boues ou du moteur permettant l'entrainement de l'engin. Tous ces dispositifs accessoires peuvent ainsi être prévus lors de la conception du moule de la poutre, permettant une économie importante de matériel et de temps nécessaires au montage de l'engin.

Outre les diverses protubérances et les divers dispositifs qui modifient les dimensions de la poutre, on a trouvé que pour obtenir une souplesse acceptable tout en maintenant une flèche restant dans des limites convenables de l'ordre de 10 à 15 mm maximum, il était nécessaire de renforcer la zone centrale de la poutre, zone allant du point B jusqu'à un point Situé approximativement au milieu du segment CD.

Ce renforcement peut être effectué essentiellement de 2 façons soit en augmentant la longueur des cotés du profilé constituant la poutre soit en augmentant l'épaisseur de ces cotés.

L'épaisseur convenable pour le profilé constituant la poutre varie de 3 mm à 8 mm. Une épaisseur de 5 mm se montre particulièrement intéressante. Il est possible si l'on désire renforcer localement la poutre de porter cette épaisseur à 8 mm et même 10 mm.

Le principal avantage du bati selon l'invention, est sa souplesse qui permet une conception entièrement nouvelle des engins de transport considérés.

Trois moyens principaux permettent d'influer sur la souplesse du bati. Les deux premiers moyens sont inhérents à la construction du dit bati. Un premier moyen consiste à déterminer la forme et les dimensions du bati selon la souplesse désirée. Une fois celui-ci fixé par exemple par le moyen d'un moule d'injection, il serait encore possible par le choix du polymère technique qui sera mis en oeuvre d'obtenir des variations dans les propriétés mécaniques du bati. Toutefois, il est nécessaire lors de la fabrication du moule de tenir compte de la matière qui sera mise en oeuvre.

On peut donc difficilement pour un moule donné mettre en oeuvre divers polymères.

Un deuxième moyen consiste à modifier le taux et la nature du produit de renforcement.

Il est possible d'envisager de nombreux produits de renforcement : fibres de verre - fibres métalliques - fibres de carbone edouautres charges. Pour des raisons économiques ainsi que pour des raisons de poids on a intérêt à utiliser des fibres de verre plus légères et moins couveuses
On peut faire varier le taux de fibres de verre dans des proportions assez importantes de l'ordre de 10 Z à 50 %. Toutefois, on aura intérêt à mettre en oeuvre des compositions contenant des taux de fibres de verre compris entre 20 et 40 %.

Un troisième moyen permet de régler à volonté et de façon progressive la rigidité du bati. Il s'agit de moyens mécaniques comme par exemple une tige ou un cable métallique fixe en deux points par exemple B et D et qu'un système tel que boulonnage ou dispositif à canne ou à excentrique permet de -tendre. On peut ainsi mettre la poutre sous tension et régler sa souplesse à volonté, dans certaines limites.

Divers polymères chargés de fibre de verre peuvent être mis en oeuvre, chacun présentant des avantages et des inconvénients. On peut citer les résines à base d'acrylonitrile, de butadiène et de styrène connues sous le terme d'ABS, les polyacétals qui ont toutefois des pro priétés de résistance au choc un peu faibles, les polyamides et spécialement le polyhexaméthylèneadipamide etle polycaprolactame qui présentent de très bons modules de résistance à la traction, les polycarbonates, ainsi que les polyphénylènes oxydes (PPO) et polyphénylènes sulfures (PPS) ou le polypropylène.

Un ensemble de bonnes propriétés mécaniques ainsi que des conditions de mise en oeuvre favorables privilègient l'emploi des polyamides et plus particulièrement du polyhéxaméthylène adipamide.

Une poutre en U dont les branches du U ont une longueur comprise entre 100 mm et 120 mm, dont l'épaisseur moyenne de chaque branche est voisine de 5 mm, ayant environ 90 cm de longueur et réalisée à partir d'une composition de polyhexaméthylène adipamide chargée avec des taux de 20 à 40 Z de fibres de verre, est soumise au point C à une contrainte statique de 200 kg et entre les points A et B à une contrainte de 500 kg.

La poutre présente une contrainte maximum exprimée en daN/mm2 qui varie d'environ 4 à 6, ce qui représente un coefficient de sécurité compris entre 3 et 5.

La fleche maximum d'une telle poutre exprimée en mm varie de 5 à 15 mm. Une telle flèche qui est représentative, d'une certaine façon de la souplesse de la poutre semble correcte.

Le poids d'une poutre selon l'invention varie de 1100 à 1700 g environ. Avec tous les dispositifs indispensables, le poids total du bati devrait être compris entre 2000 et 2900 g.

Un tel poids très inférieur à celui des chassis métalliques couramment utilisés dans le comnoeest un avantage non négligeable de l'invention.

Il est possible de trouver dans le commerce des chassis métalliques pesant un poids sensiblement équivalent. Toutefois, il faut remarquer que ces chassis exceptionnellement légers ne sont realisés qu'au prix de prouesses techniques, et qu'avec l'emploi de matériaux très sophistiqués qui entrainent un prix de revient sans aucune comparaison possible avec le matériel courant.

Ainsi les batis selon l'invention peuvent permettre d'obtenir les propriétés des batis métalliques actuellement commercialisés les plus performants pour des prix de revient très inférieurs.

La figure 4 est une vue de profil d'un bati selon l'invention.

On observe en A le dispositif de fixation de la roue arrière.

En B le dispositif de fixation du pédalier comporte un renforcement car le bati en ce point est soumis à des contraintes maximum. En C se trouve le dispositif permettant le positionnement de la selle : la forme elle mye de ce support permet des mouvements élastiques et augmente encore le confort de l'engin. En D, on retrouve le dispositif classique de fixation de la fourche.

On remarquera que la partie de la poutre entre le point B et un point situé approximativement du milieu entre C et D présente un renforcement sous la forme d'une dimension plus importante des branches du
U renversé qui est le profil adopté pour la poutre en question.

il va de soi que de très nombreuses variantes sont possibles prenant en compte d'une part les possibilités technologiques de mise en oeuvre et d'autre part des impératifs d'esthétique.

I1 est possible par exemple d'envisager l'adjonction de dispositifs permettant la fixation de moteurs.

I1 est possible aussi étant donné la nouveauté de conception du bati selon l'invention de concevoir des dispositifs entièrement nouveau pour la fixation des roues et de la- selle.

Les batis selon l'invention présentent un grand nombre d'avantages parmi lesquels on peut citer
- un poids très inférieur au poids des batis métalliques habituellement utilisés.

- un entretien très réduit car il est possible de prévoir que ce bati est coloré dans la masse et de plus les polymères présentent un grand nombre d'avantages dus à leurs propriétés intrinsèques commé autolubrification - absence de rouille etc...

- une souplesse et un confort dues à l'amortissement des chocs et des vibrations par l'élasticité prédéterminée lors de la fabrication du bati.

- un raidissement possible par réglage mécanique
- un prix très nettement inférieur par la mise en oeuvre de matière relativement bon marché et surtout par l'emploi de techniques de fabrication entièrement automatiquescomme l'injection qui diminuent de façon considérable les frais de personnel.

- la possibilité d'adaptation du bati aux différentes tailles de l'utilisateur ce qui permet d'avoir un nombre de modèle plus réduit
- la possibilité d'adapter des accessoires de type courant que l'on trouve dans le commerce actuellement pour les engins à cadre métallique ou des accessoires entièrement nouveaux tels que par exemple les roues rigides en matière plastique qui sont d'un poids très inférieur et d'un prix réduit.

- la possibilité d'utiliser pour des performances mécaniques équivalentes des compositions de matières plastiques allégées, ce qui permet encore de diminuer le poids. du bati, la densité du produit fini devant toutefois être supérieure à 0,8.

Claims (5)

REVENDICATIONS

1 - Bati d'engin de transport léger caractérisé en ce qu'il est constitué

essentiellement par une poutre, de rigidité variable, en matière plas

tique renforcée munie de dispositifs permettant l'assemblage des di

verses pièces de l'ensemble.

2 - Bati selon la revendication 1 caractérisé en ce que la poutre a un

profil en U renversé, la longueur moyenne des branches du U étant

comprise entre 10 et 15 cm pour un engin du type bicyclette destiné

à un adulte.

3 - Bati selon la revendication 1 caractérisé en ce que la poutre a un

profil en U renversé, la longueur moyenne des branches du U étant

comprise entre 12 à 20 cm pour un engin à moteur de type vélomoteur

ou motocyclette.

4 - Bati selon la revendication 1 caractérisé en ce que le polymère

est choisi dans la famille constituée par le polypropylène, les

polyamides, le polycarbonate, le polyphénylene sulfure, le poly

phénylène oxyde, les polyesters thermoplastiques, les polyacétals,

les résines acrylonitrile - butadiène - styrène 5 - Bati selon la revendication 4 caractérisé en ce que la composition

de polymère renferme de 20 à 40 Z en poids de fibres de verre ou de

fibres métalliques ou de fibres minérales ou de leur mélange.

6 - Bati selon la revendication 4 caractérisé en ce que le polymère

est renforcé et allégé et a une densité supérieure à 0,8.