FR2981042A1 - Suspension arriere d'un vehicule a deux roues avec deformation elastique du bras oscillant arriere - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne une suspension arrière d'un véhicule à deux roues tel qu'une bicyclette, une moto ou analogue du type comportant un châssis dit cadre (1), un bras oscillant (7) articulé au cadre (1) et portant l'axe (10) du moyeu d'une roue motrice et un amortisseur (13) dont les extrémités sont solidaires respectivement du cadre (1) et du bras oscillant (7), le couple moteur étant transmis à la roue motrice par des moyens de transmission ; ladite suspension est remarquable en ce que le bras oscillant (7) est constitué de deux ensembles (7a,7b) en forme de V couché s'étendant de part et d'autre du plan médian et respectivement constitué d'un tube horizontal (8) et d'un tube oblique dit hauban (9) obtenus d'un seul tenant et formant un angle alpha l'un par rapport à l'autre, l'extrémité proximale des tubes horizontaux (8) étant articulée au cadre (1) et l'extrémité proximale des haubans (9) étant articulée à une biellette (12) qui est articulée au cadre (1) et dont la longueur (L) est inférieure à la distance (d) séparant l'axe (11) de l'articulation des bras horizontaux (8) au cadre (1) de l'extrémité proximale des haubans (9) de sorte que, lorsque le moyeu de la roue motrice se déplace au dessus de sa position de référence Pr, les haubans (9) s'écartent des bras horizontaux (8) en faisant augmenter l'angle alpha.

Description

- 1 - SUSPENSION ARRIERE D'UN VEHICULE A DEUX ROUES AVEC DEFORMATION ELASTIQUE DU BRAS OSCILLANT ARRIERE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un une suspension arrière d'un véhicule tel qu'une bicyclette, une moto ou analogue, du type comportant un châssis, un bras oscillant solidaire du cadre et un amortisseur dont les extrémités sont solidaires respectivement du cadre et du bras oscillant, ladite suspension n'induisant ni d'effet de pompage ni de kick- back des pédales et procurant un grand confort de pilotage. ART ANTERIEUR On connaît bien des vélos tout terrain dit VTT dont la suspension arrière est constituée d'un bras oscillant articulé au niveau de la partie inférieure du tube de selle et coopérant avec un amortisseur. Ledit bras oscillant pivote autour d'un axe fixe parallèle à l'axe du pignon menant qui est porté par le boîtier de pédalier positionné à l'extrémité inférieure du cadre, c'est-à-dire à l'intersection du tube oblique et du tube de selle de ce dernier.

Par ailleurs, les extrémités de l'amortisseur sont solidaires du bras oscillant et respectivement du tube horizontal reliant le tube de selle à la fourche du vélo ou d'un tube intermédiaire s'étendant globalement du boîtier de pédalier au tube horizontal, ledit tube de selle étant interrompu pour laisser le passage à l'amortisseur. Ce type de suspension arrière provoque sous l'action d'un coup de pédale énergique tel qu'un coup de pédale pour relancer le vélo ou lorsque le cycliste adopte la position dite en danseuse debout sur les pédales, un effet dit de pompage qui se traduit par un enfoncement cyclique de la suspension même sur un sol parfaitement nivelé. Ce type de suspension arrière présente donc l'inconvénient de dissiper une partie du couple moteur fourni par le cycliste dans l'amortisseur au lieu de participer à la motricité du vélo.

Afin de remédier à cet inconvénient, on a déjà imaginé un grand nombre de suspensions arrières. C'est le cas notamment de la demande de brevet américain US2002/0109332, des brevets américains US 5,899,480, US 5,678,837, US 5,509,679 ou des demande de brevet européen EP1363831, EP1781530 ou EP1026073 notamment. - 2 - Ces suspensions arrières sont généralement constituées d'un bras oscillant articulé au tube de selle et/ou au tube oblique du cadre au moyen de deux biellettes ou similaires, ledit bras oscillant ou au moins l'une des biellettes coopérant avec un amortisseur. Ledit bras oscillant pivote ainsi autour d'un point de pivot virtuel mobile, également appelé centre instantané de rotation, qui correspond à l'intersection des droites passant par les axes respectifs des biellettes ou à un point situé entre les axes des biellettes si ces dernières s'étendent parallèlement l'une par rapport à l'autre. On connaît également le brevet américain US 7,140,628 qui décrit une suspension arrière de VTT constituée d'un bras arrière portant l'axe du moyeu de la roue arrière et solidaire du boitier de pédalier. Ce bras arrière présente trois partie dont une partie central de section inférieure aux deux autres parties de manière à ce que ledit bras arrière fléchisse au niveau de cette partie centrale lorsque la roue arrière rencontre un obstacle. La suspension comporte, par ailleurs, des haubans articulés à l'extrémité distale des bras arrières, au niveau de l'axe du moyeu de la roue arrière, et à une biellette articulée au tube de selle du cadre du VTT, un amortisseur solidaire du tube de selle, et s'étendant parallèlement à ce dernier au dessus de la biellette, étant articulé dans la partie centrale de la biellette. L'ensemble de ces suspensions présentent l'inconvénient de procurer un effet dit de kick back et/ou un effet de pompage qui se traduit par un enfoncement cyclique de la suspension même sur un sol parfaitement nivelé dissipant ainsi une partie du couple moteur fourni par le cycliste dans l'amortisseur au lieu de participer à la motricité du vélo. De plus, la position et l'orientation des biellettes nécessitent d'adapter la géométrie du cadre de sorte que la position de conduite et/ou la rigidité du cadre et/ou la maniabilité en sont affecté.

EXPOSE DE L'INVENTION L'un des buts de l'invention est donc de remédier à ces inconvénients en proposant une suspension arrière de VTT ou de tout autre véhicule à deux roues, de conception 30 simple et peu onéreuse, ne provoquant ni pompage ni de phénomène de « kick-back » et procurant un confort de pilotage. A cet effet, et conformément à l'invention, il est proposé une suspension arrière d'un véhicule à deux roues tel qu'une bicyclette, une moto ou analogue du type comportant un - 3 - châssis dit cadre, un bras oscillant articulé au cadre et portant l'axe du moyeu d'une roue motrice et un amortisseur dont les extrémités sont solidaires respectivement du cadre et du bras oscillant, le couple moteur étant transmis à la roue motrice par des moyens de transmission ; ladite suspension est remarquable en ce que le bras oscillant est constitué de deux ensembles en forme de V couché s'étendant de part et d'autre du plan médian et respectivement constitué d'un tube horizontal et d'un tube oblique dit hauban obtenus d'un seul tenant et formant un angle a l'un par rapport à l'autre, l'extrémité proximale des tubes horizontaux étant articulée au cadre et l'extrémité proximale des haubans étant articulée à une biellette qui est articulée au cadre et dont la longueur est inférieure à la distance séparant l'axe de l'articulation des bras horizontaux au cadre de l'extrémité proximale des haubans de sorte que, lorsque le moyeu de la roue motrice se déplace au dessus de sa position de référence, les haubans s'écartent des bras horizontaux en faisant augmenter l'angle a. On comprend bien que, contrairement aux suspensions de l'art antérieur où l'énergie des chocs est dissipée par l'amortisseur, l'énergie des chocs est en partie dissipée dans le bras oscillant rendant le pilotage du VTT beaucoup plus dynamique. De préférence, la variation de l'angle a est comprise entre 5 et 15% de la valeur de l'angle a correspondant à la position de référence. Par ailleurs, l'angle a est sensiblement égal à 17° lorsque le bras oscillant est dans sa position de référence. Ladite variation de l'angle a est comprise entre 0,7 et 1° entre la position de référence du bras oscillant et la position de débattement maximal dudit bras oscillant. De plus, le corps de l'amortisseur s'étend sensiblement parallèlement aux haubans du bras oscillant lorsque ce dernier est dans sa position de référence.

Les bras horizontaux du bras oscillant sont articulés au cadre au niveau du boitier de pédalier. De préférence, la biellette présente une longueur comprise entre 1/5 et 1/3 de la distance séparant l'axe de l'articulation des bras horizontaux au cadre de l'extrémité proximale des haubans.

Ladite biellette forme avec la verticale un angle (3 compris entre 40 et 50° lorsque le bras oscillant est dans sa position de référence. - 4 - Ledit amortisseur est articulé à la biellette et/ou à l'extrémité proximale des haubans du bras oscillant et, de préférence, l'amortisseur est articulé sur l'axe d'articulation de la biellette sur l'extrémité proximale des haubans. De préférence, le cadre est constitué d'un tube de selle globalement vertical comportant dans sa partie médiane une lumière dans laquelle s'étend l'amortisseur, d'un tube oblique assemblé par soudage à l'extrémité inférieure du tube de selle et d'un tube horizontal dont les extrémités sont assemblées par soudage à l'extrémité supérieure du tube de selle et respectivement à un tube de fourche globalement vertical, le tube oblique étant, par ailleurs, solidarisé audit tube de fourche également par soudage.

Ledit tube de selle comporte avantageusement un étrier s'étendant au droit de la lumière du tube de selle, entre ledit tube de selle, le tube oblique et le tube horizontal, et sur lequel est articulé l'amortisseur. DESCRIPTION SOMMAIRE DES FIGURES D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre, de plusieurs variantes d'exécution, données à titre d'exemple non limitatifs, de la suspension arrière suivant l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective partielle d'une bicyclette du type VTT équipée d'une suspension arrière suivant l'invention, seul le châssis et le bras oscillant étant représentés, - la figure 2 est une vue de côté partielle de la bicyclette équipée d'une suspension arrière suivant l'invention représentée sur la figure 1, - la figure 3 est une vue de dessus du bras oscillant de la suspension arrière suivant 25 l'invention, - la figure 4 est une représentation schématique d'une bicyclette équipée d'une suspension arrière suivant l'invention sur laquelle la trajectoire de l'axe du moyeu de la roue arrière, la trajectoire de l'extrémité proximale des haubans et la variation angulaire du bras oscillant sont représentées. 30 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION - 5 - Par souci de clarté, dans la suite de la description, les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes références aux différentes figures. De plus, les diverses vues en coupe ne sont pas nécessairement tracées à l'échelle. Par ailleurs, on décrira ci-après à titre d'exemple non limitatif une suspension arrière d'une bicyclette de type vélo tout terrain VTT ; néanmoins, la suspension arrière suivant l'invention pourrait être adaptée à tout autre véhicule sans pour autant sortir du cadre de l'invention. En référence aux figures 1 et 2, le VTT qui est représenté en position dite de référence Pr comprend un châssis 1 dit cadre triangulé constitué d'un tube de selle 2 globalement vertical, d'un tube oblique 3 assemblé par soudage à l'extrémité inférieure du tube de selle 2 et d'un tube horizontal 4 dont les extrémités sont assemblées par soudage à l'extrémité supérieure du tube de selle 2 et respectivement à un tube de fourche 5 globalement vertical, le tube oblique 3 étant, par ailleurs, solidarisé audit tube de fourche 5 également par soudage. Ce tube de fourche 5 reçoit une fourche du type télescopique portant à son extrémité inférieure l'axe du moyeu de la roue avant du VTT. Un guidon est de manière classique solidarisé à l'extrémité distale d'une potence solidaire de l'extrémité supérieure de la fourche pour assurer la direction du VTT. Le tube de selle 2 est apte à recevoir une tige de selle comprenant à son extrémité supérieure une selle, non représentées sur les figures sur laquelle prend position le cycliste.

L'extrémité inférieure du tube de selle 2 comprend à l'intersection du tube oblique et dudit tube de selle 2 un boîtier de pédalier 6 portant de manière classique l'axe des pignons menant communément appelés plateaux dont les axes de rotation sont coaxiaux, des pédales étant solidaires dudit axe des pignons menant de part et d'autre du cadre 1 du VTT.

Ce dernier comprend, par ailleurs, un bras oscillant 7 constitué de deux ensembles 7a,7b en forme de V couché s'étendant de part et d'autre du plan médian du cadre 1. Chaque ensemble 7a,7b est constitué d'un tube horizontal 8 et d'un tube oblique 9 dit hauban obtenus d'un seul tenant et formant un angle a l'un par rapport à l'autre. Ledit angle a est sensiblement égal à 17° lorsque le bras oscillant est dans sa position de référence. Il est bien évident que la valeur de l'angle a dépendra de la géométrie du bras oscillant et du cadre 1 retenue. - 6 - L'intersection du tube horizontal 8 et du tube oblique 9 porte l'axe 10 d'une roue arrière motrice non représentée sur les figures, cette dernière étant bien évidemment entraînée en rotation par une chaîne de transmission s'étendant entre les pignons menant du boîtier de pédalier et les pignons menés portés par l'axe 10 du moyeu de la roue arrière motrice. L'extrémité proximale du tube horizontal 8 est articulée au cadre 1 au moyen d'un axe d'articulation 11 solidaire de l'extrémité inférieure du tube de selle 2. Cet axe d'articulation 11 s'étend juste au dessus du boîtier de pédalier 6. L'extrémité proximale du hauban 9 est articulée à une biellette 12 qui est articulée sur le tube de selle 2 du cadre 1, au dessus de l'axe d'articulation 11, Cette biellette 12 s'étend sensiblement verticalement à l'arrière du tube de selle 2 en formant un angle (3 compris entre 40 et 50°, et de préférence égal à 45°, lorsque le bras oscillant 7 est dans sa position de référence Pr. La longueur L de cette biellette 12 est inférieure à la distance d séparant l'axe de l'articulation 11 du bras horizontal 8 au cadre 1 de l'extrémité proximale du hauban 9 de sorte que, lorsque le moyeu de la roue motrice se déplace au dessus de sa position de référence Pr, le hauban 9 s'écarte du bras horizontal 8 en faisant augmenter l'angle a comme il sera détaillé un peu plus loin. De préférence, la variation de l'angle a est comprise entre 0,7 et 1° entre la position de référence Pr du bras oscillant 7 et la position de débattement maximal dudit bras oscillant 7. Dans cet exemple particulier de réalisation, la biellette 12 présente une longueur L comprise entre 1/5 et 1/3 de la distance d séparant l'axe de l'articulation 11 des bras horizontaux 8 au cadre 1 de l'extrémité proximale des haubans 9. On comprend bien que, contrairement aux suspensions de l'art antérieur où l'énergie des chocs est dissipée uniquement par l'amortisseur, l'énergie des chocs est en partie dissipée dans le bras oscillant 7 rendant le pilotage du VTT beaucoup plus dynamique. Par ailleurs, la suspension suivant l'invention comporte un amortisseur 13 dont les extrémités sont respectivement solidaires du cadre 1 et de l'extrémité proximale des haubans 9. Le corps de l'amortisseur 13 s'étend sensiblement parallèlement aux haubans 9 du bras oscillant 7 lorsque ce dernier est dans sa position de référence Pr.

De manière particulièrement avantageuse, l'amortisseur 13 s'étend dans une lumière 14 pratiquée dans la partie médiane du tube de selle 2, juste au dessus de l'articulation de la biellette 12 sur le tube de selle 2. Ledit tube de selle 2 comporte un étrier 15 s'étendant - 7 - au droit de la lumière 14 du tube de selle 2, entre ledit tube de selle 2, le tube oblique 3 et le tube horizontal 4, et sur lequel est articulé l'amortisseur 13. Dans cet exemple particulier de réalisation, l'étrier 15 et le tube de selle 2 sont obtenus d'un seul tenant par moulage de fibres de carbone par exemple.

Toutefois, il est bien évident que ledit étrier 15 pourra consister en une pièce indépendante fixée sur le tube de selle par tous moyens appropriés bien connu de l'Homme du Métier sans pour autant sortir du cadre de l'invention. En référence à la figure 3, les extrémités proximales des tubes horizontaux 8 du bras oscillant 7 sont reliés par une entretoise 16 et les extrémités proximales des haubans 9 du bras oscillant 7 sont reliés par une seconde entretoise 17 afin de rigidifier en torsion ledit bras oscillant 7. De plus, dans cet exemple particulier de réalisation, ledit amortisseur 13 est articulé à sur l'axe d'articulation de la biellette 11 sur l'extrémité proximale des haubans 9. Il est bien évident que ledit amortisseur pourra être articulé à la biellette 11 et/ou à l'extrémité proximale des haubans 9 du bras oscillant 7 sans pour autant sortir du cadre de l'invention. On expliquera maintenant le fonctionnement de la suspension arrière suivant l'invention en référence à la figure 4. Lorsque le bras oscillant 7 est dans sa position de référence Pr, les bras horizontaux 8 forment un angle a de 17° avec les haubans 9. On entend par « position de référence Pr », l'enfoncement dit « SAG » initial des suspensions avant et/ou arrière en charge, c'est-à-dire lorsqu'un cycliste de poids moyen prend position sur le vélo sans prendre appui sur le sol et sans bouger. Lorsque la roue arrière rencontre un obstacle, telle qu'une bosse par exemple, les bras horizontaux 8 et les haubans 9 se déplacent vers le haut en pivotant autour de l'axe d'articulation 11 Ainsi, la trajectoire 18 de l'axe 10 du moyeu de la roue arrière est sensiblement circulaire. Le centre de cette trajectoire circulaire 18 est quasiment confondu avec l'axe du boîtier de pédalier 6 de sorte que la rotation du bras oscillant n'induit pas de variation sensible de l'allongement du brin supérieur de la chaîne de transmission évitant ainsi l'apparition d'un phénomène de « kick-back ». La rotation des bras horizontaux 8 et des haubans 9 procurent la rotation dans le sens des aiguilles d'une montre de la biellette 11. La longueur L de cette biellette 12 étant inférieure à la distance d séparant l'axe de l'articulation 11 du bras horizontal 8 au cadre 1 de l'extrémité - 8 - proximale du hauban 9, la biellette 12 contrait les haubans 9 à s'écarter des bras horizontaux faisant ainsi augmenter la valeur de l'angle a. Lorsque l'axe du moyeu de la roue arrière a atteint son débattement maximal, l'angle a' séparant les bras horizontaux 8 des haubans 9 est sensiblement compris entre 17,7 et 18°, c'est-à-dire que a'= a + e .

Dans cet exemple particulier de réalisation, le bras oscillant 7 est obtenu dans de la fibre de carbone et c est égal à 0,84. Il est bien évident que, en fonction de la géométrie du bras oscillant et de la matière dans lequel est obtenu ledit bras oscillant, la variation de l'angle a, c'est-à-dire c, pourra être comprise entre 5 et 15% de la valeur de l'angle a lorsque le bras oscillant 7 est dans sa position de référence Pr. L'augmentation de l'angle a traduit une déformation des haubans 9 ce qui implique une absorption de l'énergie du choc. Une grande partie de cette énergie est restituée en ramenant les haubans 9 dans leur position initiale, i.e. vers la position du bras oscillant 7 dans sa position de référence Pr.

Il va de soi que la biellette 11 pourra présenter une orientation différente, être articulée à l'un quelconque des tubes formant le cadre 1 et être substituée par tout autre moyen équivalent bien connu de l'homme du métier tel qu'un excentrique ou une lame sans pour autant sortir du cadre de l'invention. De plus, il est bien évident que le cadre 1 pourra présenter une forme quelconque tel 20 qu'un cadre poutre par exemple et que l'homme du métier pourra aisément adapter les dimensions des tubes du cadre 1, du bras oscillant 7 et de la biellette 11 en fonction notamment de la taille du cycliste et de l'utilisation prévue de la bicyclette. Enfin, il est bien évident que les exemples que l'on vient de donner ne sont que des illustrations particulières en aucun cas limitatives quant aux domaines d'application de 25 l'invention.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Suspension arrière d'un véhicule à deux roues tel qu'une bicyclette, une moto ou analogue du type comportant un châssis dit cadre (1), un bras oscillant (7) articulé au cadre (1) et portant l'axe (10) du moyeu d'une roue motrice et un amortisseur (13) dont les extrémités sont solidaires respectivement du cadre (1) et du bras oscillant (7), le couple moteur étant transmis à la roue motrice par des moyens de transmission ; caractérisée en ce que le bras oscillant (7) est constitué de deux ensembles (7a,7b) en forme de V couché s'étendant de part et d'autre du plan médian et respectivement constitué d'un tube horizontal (8) et d'un tube oblique dit hauban (9) obtenus d'un seul tenant et formant un angle a l'un par rapport à l'autre, l'extrémité proximale des tubes horizontaux (8) étant articulée au cadre (1) et l'extrémité proximale des haubans (9) étant articulée à une biellette (12) qui est articulée au cadre (1) et dont la longueur (L) est inférieure à la distance (d) séparant l'axe (11) de l'articulation des bras horizontaux (8) au cadre (1) de l'extrémité proximale des haubans (9) de sorte que, lorsque le moyeu de la roue motrice se déplace au dessus de sa position de référence Pr, les haubans (9) s'écartent des bras horizontaux (8) en faisant augmenter l'angle a.
2. 2. Suspension arrière suivant la revendication précédente caractérisée en ce que la variation de l'angle a est comprise entre 5 et 15% de la valeur de l'angle a correspondant à la position de référence Pr.
3. 3. Suspension arrière suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que l'angle a est sensiblement égal à 17° lorsque le bras oscillant (7) est dans sa position de référence Pr.
4. 4. Suspension arrière suivant la revendication 3 caractérisée en ce que la variation de l'angle a est comprise entre 0,7 et 1° entre la position de référence Pr du bras oscillant (7) et la position de débattement maximal dudit bras oscillant.- 10 -
5. 5. Suspension arrière suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que le corps de l'amortisseur (13) s'étend sensiblement parallèlement aux haubans (9) du bras oscillant (7) lorsque ce dernier est dans sa position de référence Pr.
6. 6. Suspension arrière suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que les bras horizontaux (9) du bras oscillant (7) sont articulés au cadre au niveau du boitier de pédalier (6).
7. 7. Suspension arrière suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée en ce que la biellette (12) présente une longueur comprise entre 1/5 et 1/3 de la distance (d) séparant l'axe (11) de l'articulation des bras horizontaux (8) au cadre (1) de l'extrémité proximale des haubans (9).
8. 8. Suspension arrière suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisée en ce que la biellette (12) forme avec la verticale (V) un angle f3 compris entre 40 et 50° lorsque le bras oscillant (7) est dans sa position de référence Pr.
9. 9. Suspension arrière suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que l'amortisseur (13) est articulée à la biellette (12).
10. 10. Suspension arrière suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que l'amortisseur (13) est articulée à l'extrémité proximale des haubans (9) du bras oscillant (7).
11. 11. Suspension arrière suivant les revendications 9 et 10 caractérisée en ce l'amortisseur (13) est articulé sur l'axe d'articulation de la biellette (12) sur l'extrémité proximale des haubans (9).
12. 12. Suspension arrière suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisée en ce que le cadre (1) est constitué d'un tube de selle (2) globalement vertical comportant dans sa partie médiane une lumière (14) dans laquelle s'étend l'amortisseur (13), d'un tube oblique (3) assemblé par soudage à l'extrémité inférieure du tube de selle (2) et d'un tube horizontal (4) dont les extrémités sont assemblées par soudage àl'extrémité supérieure du tube de selle (2) et respectivement à un tube de fourche (5) globalement vertical, le tube oblique (3) étant, par ailleurs, solidarisé audit tube de fourche (5) également par soudage.
13. 13. Suspension arrière suivant la revendication 12 caractérisée en ce que le tube de selle (2) comporte un étrier (15) s'étendant au droit de la lumière (14) du tube de selle (2), entre ledit tube de selle (2), le tube oblique (3) et le tube horizontal (14), et sur lequel est articulé l'amortisseur (13).