FR2774032A1 - Jante de roue pour cycles et analogues - Google Patents

Abstract

- Roue de cycles et analogues.- La jante est caractérisée en ce que la première et la seconde parties sont liées entre elles par l'interposition d'au moins un jonc ou cordon (17) réalisé en une matière du type élastomère présentant un coefficient de dilatation supérieur à celui de la matière constitutive de la première partie.- Application aux jantes pour roues de bicyclettes.

Description

La présente invention concerne le domaine du cycle en général, c'est-à-dire celui des vélocipèdes, des bicyclettes et cyclomoteurs, sans qu'il puisse être considéré à priori que le domaine de l'invention exclut les motocyclettes ou autres structures utilisant de telles roues, telles notamment que les fauteuils pour handicapés.

L'invention vise plus particulièrement des perfectionnements apportés à la constitution des roues de ces véhicules et, à titre d'application préférentielle et non limitative, de tels véhicules à vocation sportive et ludique.

Dans les domaines ci-dessus, on observe que la réalisation des roues, qu'elles soient du type à rayons ou à bâtons, du type paraculaire ou lenticulaire, est soustendue par la recherche de meilleures performances en agissant sur quatre critères reconnus comme pertinents pour ce qui concerne la structure d'une jante de roue constituant, à cet égard, I'une des parties, sinon la partie constitutive essentielle de la roue.

Ces quatre critères reconnus sont le poids qui doit être le plus faible possible,
I'inertie en rotation qui doit aussi être la plus faible, la rigidité qui doit être maximale pour éviter les pertes de transmission et l'aérodynamisme en vue de diminuer la consommation d'énergie due à la pénétration dans l'air.

Des propositions prenant en compte ces quatre critères ont été fournies par l'art antérieur. Il convient de citer à cet égard l'enseignement fourni par le brevet français 91 01 412 ayant pour objet une jante de roue en matériaux composites.

De telles jantes peuvent être considérées comme fournissant actuellement le meilleur compromis respectant les quatre critères ci-dessus. Toutefois, de telles jantes à base de matériaux composites à haute performance ont l'inconvénient de nécessiter la mise en oeuvre de matériaux encore aujourd'hui très coûteux et d'exiger une part de main d'oeuvre importante par un personnel typiquement qualifié.

De telles jantes sont en conséquence d'un prix de revient relativement élevé et ne permettent pas d'envisager une large diffusion commerciale.

Il peut être considéré que l'art antérieur a, dans le même but, préconisé d'autres formes de réalisation dont la plus illustrative est fournie par le brevet
FR 2 344 411 (7S07 907).

Dans l'enseignement de cette publication, il est préconisé de réaliser une jante de roue à partir, d'une part, d'un caisson métallique, dit extérieur, apte à retenir un bandage de toute forme appropriée et à fournir les surfaces de freinage, et d'autre part, d'une structure dite interne par rapport au caisson et qui est réalisée à partir d'un profil à base de matière plastique destiné à conférer à la jante un meilleur coefficient de pénétration aérodynamique.

Dans cet enseignement, le profil interne est lié positivement au caisson externe sur lequel sont accrochés de façon habituelle les pieds des rayons de la roue.

Une telle proposition constructive n'est pas de nature à donner satisfaction pour les raisons suivantes.

Quel que soit le mode de liaison positive prévu entre le caisson extérieur et le profil intérieur, les coefficients de dilatation linéaire différents des matières constitutives produisent dans le temps des fatigues des liaisons interfaces pouvant amener des ruptures intempestives avec les conséquences graves qui s'y attachent, notamment lorsque de telles roues sont utilisées dans un domaine sportif.

De tels risques sont d'autant plus importants que l'utilisation dans un domaine sportif conduit généralement à soumettre le caisson de jante proprement dit à des efforts intenses ainsi qu'à des variations de température importantes, notamment lors des actions de freinage.

Une autre raison d'insatisfaction tient au fait que la partie de jante métallique, c'est-à-dire le caisson portant le bandage, peut être soumise, en cours d'utilisation, à des chocs provoquant une déformation permanente incompatible avec l'utilisation, notamment lors des actions de freinage.

Etant donné que ce profil est positivement lié au profil aérodynamique, aucune possibilité de réparation n'est envisageable économiquement et la roue doit en conséquence être rebutée.

Une troisième raison tient au fait que les moyens de liaison entre le caisson de jante et le profil aérodynamique, tels qu'ils sont généralement utilisés, font intervenir le plus fréquemment des sortes de rivets ou analogues impliquant le percement de la paroi arrière du caisson de jante, d'une manière analogue à ce qui est nécessité pour le passage et la fixation des pieds de rayon amenés obligatoirement à traverser le profil aérodynamique.

Ces multiples trous ou perforations interdisent pratiquement qu'il puisse être envisagé de réaliser une telle jante pour le support d'un pneumatique dépourvu d'une chambre à air.

La présente invention vise à proposer une solution au problème posé par la réalisation d'une jante de roue répondant aux quatre critères précédemment rappelés et s'affranchissant des inconvénients ci-dessus mentionnés.

Pour atteindre les objectifs ci-dessus, la jante de roue, du type comprenant une première partie en forme de caisson annulaire dit extérieur par rapport au centre géométrique de ladite jante et définissant un profil de jante apte à recevoir et maintenir un bandage de toute forme appropriée et une seconde partie, dite intérieure par rapport au premier caisson et réalisée en matière synthétique, est caractérisée selon l'invention en ce que la première et la seconde parties sont liées entre elles par l'interposition d'au moins un jonc ou cordon réalisé en une matière du type élastomère présentant un coefficient de dilatation supérieur à celui de la matière constitutive de la première partie.

Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cilessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titres d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention.

La fig. 1 est une coupe transversale partielle d'une roue faisant application d'une jante conforme à l'invention.

La fig. 2 est une coupe analogue à la fig. 1, mais illustrant une variante de réalisation.

La fig. 3 est une vue analogue aux précédentes et mettant en évidence une caractéristique fonctionnelle de l'objet de l'invention.

La fig. 1 montre une roue de cycle ou analogue comprenant une jante 1 qui est destinée à être reliée à un moyeu 2 par l'intermédiaire de rayons 3, de bâtons 4, voire d'un voile paraculaire ou lenticulaire.

La jante 1 possède un plan de symétrie médian P-P' qui est perpendiculaire à l'axe de rotation de la roue schématisée par la ligne en traits mixtes x-x'.

La jante 1 comprend une première partie 5 qui est constituée par un caisson annulaire de type fermé dans l'exemple selon la fig. 1, et réalisé, par exemple mais non nécessairement, en métal et de préférence alors en alliage léger. Le caisson 5 délimite un profil de jante 6 qui est apte à recevoir et maintenir un bandage approprié 7 illustré dans l'exemple selon la fig. 1 sous la forme d'un boyau. Le caisson S comporte une paroi annulaire 8 dite interne par rapport au profil 6 en considération de l'axe de rotation x-x'. La paroi 8 est reliée au profil de jante 6 par deux flancs latéraux 9 qui viennent fermer le caisson 5 et qui constituent des surfaces d'application des efforts de freinage par l'intermédiaire de patins de frein de conception classique et, par conséquent, non illustrés aux dessins.

La fig. 2 montre que l'objet de l'invention trouve une application identique dans le cas où la première partie 5 est constituée par un caisson, non pas fermé, mais au contraire ouvert de manière à délimiter un profil de jante 6 qui est à même de recevoir et retenir un bandage 7 constitué par un pneumatique. Dans un tel cas, les talons ou cordons 10 de ce dernier sont alors éventuellement retenus derrière des rebords internes 11 formés en bout par les flancs 9 à l'opposé de la paroi interne 8.

La jante 1 est aussi composée d'une seconde partie terminale 15 qui est formée par une enveloppe à base de textiles en fibres synthétiques, telles qu'en fibres de carbone préimprégnées de manière à pouvoir, après cuisson et durcissement, connaître une polymérisation conférant à la partie 15 une structure cohérente et résistante, tout en étant légère.

La seconde partie 15 est constituée par une pièce en forme de caisson annulaire, de type fermé, dont le profil en section droite transversale est avantageusement choisi pour lui faire assumer une fonction de profil aérodynamique comportant un bord de fuite 16 de plus faible section que la partie devant se raccorder à la paroi 8 du caisson 5. Comme le montrent les fig. 1 et 2, le second caisson 15 constitue une pièce interne par rapport au caisson 5 en considération de l'axe x-x'.

Le caisson 15 est réalisé de manière à posséder, à l'opposé du bord de fuite 16, une largeur calculée de manière à s'inscrire exactement dans la largeur et le profil des flancs 9 lorsque la première et la seconde parties 5 et 15 sont disposées relativement, tel qu'illustré par les fig. 1 et 2, pour être placées de manière concentrique par rapport au centre géométrique de la roue à constituer, lequel est situé sur l'axe x-x'.

Selon l'invention, la première partie 5 et la seconde partie 15 sont maintenues relativement entre elles, dans la position de constitution de la jante, par l'intermédiaire d'un jonc ou cordon 17 qui est interposé entre la paroi interne 8 du caisson 5 et une paroi externe 18 de l'enveloppe de la seconde partie ou du caisson 15. Le jonc 17 est réalisé en une matière élastomère appropriée qui est choisie de manière que son coefficient de dilatation soit supérieur au coefficient de dilatation de la matière constitutive du caisson 5.

Selon l'invention, il est aussi prévu de ménager dans la surface extérieure de la paroi 8 et dans la surface extérieure lui faisant face de la paroi 18 deux empreintes en creux 19 et 20 qui délimitent ensemble, lorsque les pièces 5 et 15 sont en relation de position, un logement 21 dans lequel est placé le jonc 17. Selon l'invention, le logement 21 présente une conformation de réception adaptée à la section droite transversale du jonc 17 qui, dans un exemple préféré, est circulaire.

Dans un tel cas, I'empreinte en creux 19 est concave transversalement, de même que l'empreinte 20 I'est au moins partiellement.

De préférence, le jonc torique 17 est disposé sous contrainte d'étirement, ainsi que sous contrainte d'écrasement radial et, à cet égard, il est prévu de choisir un jonc 17 dont la section droite transversale est supérieure à la hauteur H disponible du logement 21 prise entre les surfaces en vis-à-vis des empreintes 19 et 20 exactement dans le plan de symétrie P-P', lorsque les faces en regard des parois 8 et 18 se jouxtent.

Compte tenu de la disposition décrite ci-dessus, le jonc 17 assure une liaison résistante entre le caisson 5 et la partie 15 en s'opposant à toute possibilité de déplacement relatif de l'une des pièces par rapport à l'autre selon une direction ou composante perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire au plan P-P'.

La section droite transversale du jonc 17 est aussi choisie de manière qu'après montage et dans des conditions de température ambiante normale de l'ordre de 20 C, la paroi 18 soit amenée en contact de surface avec la paroi 8. A cet égard, il est prévu de conformer la paroi 18 pour qu'elle comporte, de part et d'autre de
I'empreinte 20, deux épaulements 22 qui constituent des surfaces d'appui aptes à coopérer, en l'état indiqué ci-dessus, avec la surface extérieure de la paroi 8.

Dans un tel état, le caisson 5 et la partie 15 sont liés solidairement par l'intermédiaire du jonc 17 et forment une jante qui répond aux quatre critères précédemment énoncés, savoir - le poids le plus faible possible en raison du choix d'un profil de jante de
préférence en alliage léger et d'un profil aérodynamique en matière composite, - l'inertie en rotation qui peut être considérée comme relativement faible en raison
de l'absence de masse élevée à la périphérie de la jante, - la rigidité qui est assurée par le profil de jante et aussi le profil aérodynamique
convenablement lié par le jonc 17 de préférence précontraint, - I'aérodynamisme qui est conféré par le profil en section droite transversale de la
partie 15.

Comme il est dit précédemment, le jonc 17 est choisi en élastomère possédant un coefficient de dilatation supérieur à celui de la matière constitutive de la première partie 5. Ainsi, lors de l'échauffement de la partie 5 sous l'effet du rayonnement solaire ou d'une action de freinage intense appliqué sur les flancs 9, la montée en température se transmet naturellement par conduction à la paroi 8 qui cède une partie de ses calories au jonc 17 ainsi soumis à dilatation pour connaître une augmentation de ses caractéristiques dimensionnelles nominales et assurer ainsi toujours et dans les meilleures conditions une liaison efficace entre le caisson 5 et la seconde partie 15.

Le choix de la matière constitutive est effectué pour tenir compte d'une capacité de dilatation relativement élevée, susceptible d'amener, comme illustré par la fig. 3, le caisson 5 à connaître un déplacement périphérique tel que la paroi 8 s'écarte d'une mesure e (fig. 3).

A titre d'exemple et en considération d'une réalisation de la partie 5 en alliage léger, tel qu'en alliage d'aluminium, pour la constitution d'une roue de largeur égale à 20 mm et d'une seconde partie 15 en matériau composite à base de textiles de fibres de carbone préimprégnées et polymérisées, le jonc 17 est avantageusement réalisé en un élastomère de silicone et possède une section droite transversale d'un diamètre de 5 mm à l'état non contraint.

En retenant les paramètres ci-dessus, la jante de roue connaît à l'état de température ambiante une liaison avec contact de surface entre la pièce 5 et la pièce 15, lesquelles peuvent s'écarter relativement l'une de l'autre d'environ 0,8 mm lorsque la partie 5 est soumise à une élévation de température avoisinant 100 C.

Dans le cas où le jonc 17 présente une forme torique, il est avantageux de conformer l'empreinte en creux 19 à la manière d'une gorge de section en partie circulaire dont la profondeur est inférieure au rayon du jonc 17 dans l'état précontraint, étiré et/ou écrasé.

Il est aussi avantageux, dans un tel cas, de réaliser l'empreinte 20 de manière qu'elle présente en section droite transversale une forme de V largement ouvert se raccordant aux épaulements 22. Le fond du V peut aussi alors avantageusement présenter une forme concave en section droite transversale.

Cette conformation en V, qui respecte la condition selon laquelle le logement 20 doit posséder une hauteur utile H dans le plan P-P' inférieure au diamètre du jonc 17, a pour avantage de délimiter deux dégagements latéraux 23 qui permettent un fluage de la matière constitutive du jonc 17 lorsqu'il est précontraint. Ces deux dégagements sont aussi à considérer dans une fonctionnalité de centrage à la mise en place du jonc 17 lorsqu'il convient d'assembler les trois éléments constitutifs de la jante.

A cet égard, plusieurs possibilités peuvent être envisagées.

L'une d'elles consiste à disposer d'un jonc 17 dont le diamètre, à l'état de repos, est par exemple voisin et, de préférence, supérieur à celui du logement 21 destiné à le recevoir, et à monter ce jonc 17 sous contrainte d'étirement dans l'empreinte 20.

Le caisson 5 peut ensuite être élevé en température de manière à connaître, par effet de dilatation, une augmentation de son diamètre nominal interne lui permettant d'être enfilé sur la partie 15 et sur le jonc afin d'assurer l'engagement de ce dernier dans l'empreinte 19. Dans cet état, le refroidissement naturel ou forcé amène la paroi 8 à exercer une contrainte d'écrasement sur le jonc 17, laquelle est limitée par le contact de surface entre ladite paroi 8 et les épaulements 22.

Une autre solution consiste à placer par l'intermédiaire du trou de valve, lorsque ce dernier existe dans le caisson 5, un segment linéaire de jonc qui est étiré pour la mise en place de la seconde partie 15, après quoi ce segment de jonc est coupé à la mesure voulue pour être amené à s'adapter dans le logement 20.

Outre le respect des critères de réalisations techniques, tels qu'ils ont été évoqués ci-dessus, I'objet de l'invention présente l'avantage de permettre une désolidarisation relative entre les parties 5 et 15 qui ne sont pas liées positivement l'une à l'autre. En effet, il suffit, de manière directe ou indirecte, après traitement thermique préalable, d'exercer deux actions antagonistes respectivement sur la pièce 5 et sur la pièce 15 selon des directions perpendiculaires au plan de symétrie P-P' pour assurer un glissement relatif avec écrasement du jonc 17 qui peut être amené à s'effacer entièrement à l'intérieur du logement 21 et notamment à l'intérieur des dégagements 23. A cet égard, il est avantageux que la section droite transversale de l'empreinte 20 se présente, comme dit précédemment, sous la forme d'un V, de telle sorte que les parois se raccordant aux épaulements 21 puissent jouer le rôle de rampes favorisant notamment la déformation du jonc 17.

Il devient ainsi possible de désolidariser les deux parties constitutives 5 et 15 lorsqu'il convient d'en remplacer une.

Un autre avantage de la structure telle que préconisée réside dans le fait que la première partie 5 peut être réalisée, notamment dans le cas d'un profil de caisson du type ouvert comme illustré par la fig. 2, sans présence d'aucune perforation, d'aucun passage, d'aucun trou, à l'exception du trou de valve, de telle sorte qu'il devient possible d'envisager de monter sur le profil de jante ouvert 6 un pneumatique 7 dépourvu de chambre à air.

La conformation de la jante, comme décrite ci-dessus, permet d'envisager une réalisation de type paraculaire ou lenticulaire en raccordant la seconde partie 15 directement au moyeu 2 par un voile en matériaux composites s'étendant à partir du bord de fuite 16.

Il peut être envisagé de réaliser la pièce 15 de la même manière en lui faisant toutefois comporter, à la place du voile, les bâtons 4 qui sont réalisés de manière intégrante aussi en textiles composites pré-imprégnés.

La forme de réalisation faisant intervenir une liaison au moyeu par
I'intermédiaire de rayons 3 peut être assurée avantageusement en disposant à l'intérieur de la seconde partie 15 une garniture 25 à même de supporter les contraintes de tension susceptibles d'être appliquées pour chaque rayon par une tête de fixation 26 traversant la garniture et le bord de fuite 16 et associée par vissage au pied de rayon.

Il doit bien entendu être considéré que, le cas échéant, la partie 15 réalisée en caisson fermé peut être associée à un noyau en mousse de structure et comporter, le cas échéant, une paroi de raidissement interne telle que 27 lui conférant une fonction de boîte de torsion améliorant la résistance de la partie 15, notamment lorsque cette dernière est liée au moyeu par l'intermédiaire de rayons 3.

Selon un développement de l'invention, il peut être envisagé d'assurer la liaison entre la première partie 5 et la seconde partie 15 par l'intermédiaire de deux joncs 17 disposés alors symétriquement de part et d'autre du plan P-P' en étant placés dans deux logements délimités par deux paires d'empreintes offertes en vis-à-vis par les parois 8 et 18 se faisant face.

Dans tous les cas, il est aussi avantageux de pouvoir établir une liaison de contact de surface entre la paroi 8 et le jonc 17 de telle manière que la transmission de température imposée à la partie 5 puisse être assurée dans les meilleures conditions à la manière constitutive du jonc 17.

En ce sens, l'empreinte en creux 19 possède en section droite transversale un profil concave circulaire dont la largeur de contact est au moins égale à 15 % de la largeur nominale de la paroi 8. Par largeur de contact, il convient de considérer la longueur développée de l'arc de l'empreinte 19 en contact avec la périphérie du jonc 17.

L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Jante de roue pour cycle ou analogue, du type comprenant une première partie (5) en forme de caisson annulaire, dit extérieur par rapport au centre géométrique de ladite jante et définissant un profil de jante (6) apte à recevoir et maintenir un bandage (7) de toute forme appropriée et une seconde partie (15), dite intérieure par rapport au premier caisson et réalisée en matière synthétique,

caractérisée en ce que la première et la seconde parties sont liées entre elles par l'interposition d'au moins un jonc ou cordon (17) réalisé en une matière du type élastomère présentant un coefficient de dilatation supérieur à celui de la matière constitutive de la première partie.

2. Jante de roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première et la seconde parties sont liées entre elles par un seul jonc disposé dans le plan de symétrie (P-P') de la jante.

3. Jante de roue selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le jonc (17) est interposé en étant soumis à une précontrainte d'étirement en les première et seconde parties.

4. Jante de roue selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le jonc (17) est interposé en étant soumis à une contrainte d'écrasement radial entre les première et seconde parties.

5. Jante de roue selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le jonc (l7) présente, perpendiculairement au plan de symétrie, une largeur de contact avec la première partie qui est au moins égale à 15 % de la largeur propre de ladite partie.

6. Jante de roue selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le jonc (17) est torique.

7. Jante de roue selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le jonc (17) est en partie encastré dans deux empreintes en creux (19 et 20), annulaires, offertes par les parois (8 et 18) se faisant face des première et seconde parties.

8. Jante de roue selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'empreinte en creux de la seconde partie présente une section droite transversale en V.

9. Jante de roue selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que

- la première partie (5) se présente sous la forme d'un caisson réalisé

en alliage léger et possédant, à l'opposé du profil de jante (6), une

paroi (8) dite interne par rapport au centre géométrique de la jante, de

forme générale cylindrique centrée sur ledit centre géométrique et

présentant l'empreinte en creux (19) située dans le plan de symétrie

(P-P') médian dudit caisson,

- la seconde partie (15) est constituée sous la forme d'une enveloppe à

base de textiles composites de fibres synthétiques imprégnées et

polymérisées, ladite enveloppe comportant, en partie extérieure par

rapport au centre géométrique de la jante, une paroi (18) de forme

générale cylindrique, présentant dans sa partie centrale l'empreinte

(20) en creux qui est bordée par deux épaulements d'appui (22),

- le jonc (17) de liaison des parties (5 et 15) est interposé en étant logé

dans les empreintes se faisant face, de telle sorte qu'à température

ambiante, par exemple de l'ordre de 20 C, les épaulements de la

seconde partie soient en contact de surface avec la paroi interne de la

première partie.

10. Jante de roue selon l'une des revendications 1, 2 ou 9, caractérisée en ce que le caisson constitutif de la première partie est du type fermé et délimite un profil de jante (6) apte à recevoir un boyau (7).

11. Jante de roue selon l'une des revendications 1, 2 ou 9, caractérisée en ce que le caisson constitutif de la première partie est du type ouvert et délimite un profil de jante apte à recevoir un pneumatique.

12. Jante de roue selon l'une des revendications 1, 2 ou 9, caractérisée en ce que la seconde partie (15) est constituée sous la forme d'un second caisson à profil aérodynamique qui est lié à un moyeu de roue par des bâtons (3) faisant partie intégrante dudit caisson

13. Jante de roue selon l'une des revendications 1, 2 ou 9, caractérisée en ce que la seconde partie est constituée par un caisson à profil aérodynamique qui est lié à un moyeu de roue par des rayons dont les pieds sont fixés de façon amovible et réglable dans ledit second caisson.