FR3120049A1 - Système de frein à disque(s) logé(s) à l’intérieur des parapluies de rayons (ou bâtons) de la roue d’un cycle - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un système de frein à disque mécanique ou méca-hydraulique ou hydraulique qui positionne le disque dans le plan médian ou presque de la roue. Pour permettre une protection optimisée du disque (2) de frein, le système de frein à disque (1) comprend : Un disque (2), un étrier (3) fixé à un axe (8) sur lequel deux demi-moyeux de roue munie de palier (9) permet à la dite roue de tourner librement, ces demi-moyeux droit (4) et demi-moyeu gauche (5) sont situés de chaque côté de la fixation de l’étrier au dit axe (8), au moins un des dits demi-moyeu est relié à la jante (J) par un parapluie de rayons (R). Le système de frein selon l’invention est particulièrement destiné aux vélos, VAE, motos. Figure pour l’abrégé : Fig 1

Description

Système de frein à disque(s) logé(s) à l’intérieur des parapluies de rayons (ou bâtons) de la roue d’un cycle

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION

La présente invention concerne un système de frein à disque(s) logé(s) à l’intérieur du (des) parapluie(s) de rayons (ou bâtons) de la roue, et destiné principalement aux vélos, aux vélos à assistance électrique (VAE) et aux motos.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Actuellement, les systèmes de frein à disque qui équipent de plus en plus de vélos, urbains ou sportifs, améliorent les performances de freinage en comparaison des freins à patins sur jantes et plus encore des freins à tambour classiques ou de type « frein à rouleaux » qui équipent les vélos traditionnels hollandais et la plupart des vélos de flottes.

Aujourd’hui, personne n’en conteste les avantages déterminants pour la pratique en tout terrain. Mais, ces freins à disque ont aussi d’importantes faiblesses qui dégradent leurs performances intrinsèques, détériorent l’expérience utilisateur, imposent des contraintes aux équipements périphériques ou empêchent leur implantation sur certains vélos ; à cause de l’implantation très latérale du disque, très proche d’un bras de fourche ou d’un hauban de cadre : Les disques sont particulièrement vulnérables.

Le disque étant situé entre la fourche ou le hauban du cadre et les rayons, est exposé aux chocs, par exemple :

En ville, lors de l’insertion dans un dispositif de rangement au sol ou mural ; la géométrie et les dimensions des tubes du range vélos sont le plus souvent en contact avec les disques. Le disque de la roue avant est particulièrement exposé. Ce moyen de rangement est incompatible avec les vélos équipés de freins à disque. Sans même parler de la détérioration des rayons et des roues par la pression latérale exercée.

En tout terrain, projection de pierres, contact avec un obstacle.

Les principaux gestionnaires de flottes de vélos regrettent pour cette raison de ne pouvoir en équiper leurs vélos et d’être contraints d’utiliser des freins à tambour d’un certain type, pourtant peu efficaces et peu sûrs notamment dans les territoires vallonnés et nécessitant une maintenance importante et difficile.

Le disque peut s’avérer dangereux :

Risque de coupure en cas de chute, la faible épaisseur du disque en périphérie étant agressive. La fédération internationale de cyclisme a longuement tergiversé avant d’autoriser son usage sur les vélos de route en compétition.

Risque de brûlure après un usage intensif.

Le couple de freinage asymétrique entraine un déséquilibre et des contraintes mécaniques particulièrement sensibles sur l’avant qui supporte l’essentiel du freinage :

Sur les vélos et vélos à assistance électrique (VAE), un seul disque équipe chaque roue de vélo et est fixé d’un côté, le plus souvent à gauche. Lors du freinage, un couple de torsion, proportionnel à l’intensité du freinage, se créé :

Le cycliste doit contrer cet effort (pression du côté opposé du guidon).

Le bras de la fourche avant sur lequel est fixé l’étrier de frein encaisse la force de freinage créant d’importantes contraintes mécaniques dissymétriques qui nécessitent le renforcement des fourreaux et de l’arceau, soit souvent du poids supplémentaire.

Dans certains cas extrêmes, la déformation des fourreaux peut nuire au bon fonctionnement de l’amortisseur.

L’inertie polaire du ou des disques en position très latérales est significative notamment sur les motos rapides, ou l’effet gyroscopique est considérable, ce qui dégrade la maniabilité.

Le disque, notamment avant, créé une trainée aérodynamique unilatérale

Selon un magazine allemand spécialisé, un vélo de route (« vélo de course ») équipé de freins à disques consommerait 3,3 Watts de plus en moyenne que le même vélo équipé de freins à patins et jusqu’à 7 watts si le vent est un peu de côté. Une des raisons pour lesquels des coureurs rechignent à utiliser le frein à disque.

Le sujet est moins sensible pour les vélos de ville et les vélos tout terrain.

Les efforts intenses sur le cadre peuvent créer des interférences disque – plaquettes.

Lors d’efforts et de charges élevés, par exemple au sprint ou dans une pente raide, la fourche tend à se vriller et le cadre à se déformer, en particulier le triangle arrière. L’étrier, solidaire de la fourche ou du triangle arrière, suit leurs oscillations qui sont différentes en amplitude et en direction de celle du moyeu de la roue, ce qui peut créer des frottements du disque sur les plaquettes, frottements d’autant plus significatifs que la garde serait limitée ou le cadre dynamique (soit avec de l’élasticité) ou le disque voilé.

Un jeu excessif dans l’axe de roue et qui permettrait un déplacement latéral de quelques dixièmes créerait ou amplifierait les interférences.

Les disques, notamment avant, reçoivent les projections d’eau ce qui retarde l’attaque du freinage jusqu’à ce que le disque soit sec (temps d’essuyage), avec des conséquences sur la sécurité.

Le changement de roue équipée de frein à disque demande plus d’attention et de temps :

Au remontage de la roue, le cycliste, ou le mécanicien, doivent veiller à insérer avec soin et sans forcer le disque entre les plaquettes, opération souvent délicate quand il faut aligner au même moment l’axe de la roue avec la patte de fourche ou du cadre et avec le dérailleur arrière. Il peut arriver involontairement de légèrement modifier l’alignement étrier / disque générant ensuite des frottements au roulage. Ou d’appuyer inopinément sur le levier de frein lorsque la roue est démontée entrainant le rapprochement des plaquettes puis leur difficile écartement avant le remontage de la roue. En compétition, le changement de roue plus long que celui de roues à patins est pénalisant. La compatibilité entre les systèmes de roues complique encore l’assistance neutre proposée sur les grandes compétitions.

La fixation de ce disque latéral en son centre soit sur un petit rayon (un peu plus de 2 cm), loin de la surface de freinage (distante d’environ 5 cm), augmente son poids et accroit les contraintes mécaniques et le risque de voilage.

L’espace nécessaire au montage de ces disques sur des entraxes de roue normalisés impose de fortes contraintes de conception, de fabrication, de maintenance ou de manipulation courante par les cyclistes et techniciens :

Modification des parapluies des roues en rendant asymétrique ceux notamment de la roue avant. Les contraintes mécaniques accrues ont nécessité de renforcer tous les composants de la roue : moyeux, rayons, jantes augmentant leur poids.

Exploitation optimisée jusqu’aux limites du raisonnable de l’entraxe de roues pour loger entre la fourche ou le triangle arrière et les rayons l’étrier et le disque tout en conservant des parapluies de roue techniquement acceptables. Sur les vélos, les distances entre chaque composant sont réduites à 2 à 3 mm. Une distance d’autant plus critique qu’il s’agit d’un côté de pièces en rotation rapide (les rayons de la roue) et en vis à vis de pièces fixes, l’étrier et ses plaquettes. Pour mémoire, à 60 km/h, une roue accomplit 450 tours à la minute.

Selon l’invention, l’architecture inédite permet de remédier à ces inconvénients et donc apporte des avantages concurrentiels majeurs : protection optimisée hyper efficace, des disques contre les chocs, suppression des risques de blessure que représentent les disques montés latéralement, amélioration de la maniabilité du cycle et amélioration des performances de freinage et de la dynamique du vélo, simplification du montage et du démontage de la roue, fiabilité renforcée et maintenance réduite.

Cette innovation s’adresse à des marchés de grande taille et en croissance : les motos (plus de 60 millions vendues chaque année) ; le vélo à assistance électrique ou non, un marché de l’ordre de 100 millions d’unités par an, en très forte progression.

Pour cela selon l’invention, le système de frein à disque pour cycle (vélos, VAE, motos…) comprend :

Un émetteur manuel ou pédestre qui par l’intermédiaire d’un moyen de transmission actionne un récepteur qui serre en le pinçant un disque placé dans le plan médian ou presque d’une roue à laquelle il est solidairement attaché ; l’invention est principalement caractérisée en ce qu’elle comporte au moins un disque solidaire d’une roue, ce disque est pincé lors du freinage par au moins un étrier fixé solidairement (au moins en rotation) à un axe qui est lui-même fixé solidairement à la fourche ou au cadre du dit cycle, sur cet axe un moyeu de roue permet à celle-ci de tourner libre en rotation et fixe en translation, le dit moyeu est constitué d’un demi-moyeu droit et d’un demi-moyeu gauche situé de part et d’autre de la fixation de l’étrier au dit axe ; au moins un des dits demi-moyeu est relié à la jante par un parapluie de rayons qui peuvent être aussi des bâtons.

A cette fin le système de frein à disque (dénommé parfois ci-après : « Disque interne »)selon l’invention comporte donc :

Au moins un étrier de frein (et ses plaquettes) qui est fixé directement au moyen d’une patte (monobloc de l’étrier ou rapporté) sur l’axe physique de la roue, en son milieu ou presque. Cet axe est creux pour permettre le passage de la transmission de la force de freinage et se fixe de manière rapide ou non sur la fourche ou le cadre ; cet axe peut avoir traditionnellement ses axes virtuels des roulements de roues et du moyen de liaison (axe avec écrous ; serrage rapide par levier/tige/écrou moleté ; broche avec écrou, ou, vissé directement dans un bras de fourche ou cadre ;…) avec la fourche ou le cadre qui soient concentriques, ou, plus particulièrement dans certaines variantes, ces axes virtuels sont excentrés afin de loger opportunément le passage mécanique ou hydraulique du moyen de commande de l’étrier ; ce qui permet d’utiliser des roulements de roues de relativement faible diamètre.

La reprise des efforts de freinage de l’étrier se fait sur le dit axe de roue par un moyen anti rotation ( une clavette par exemple) et ensuite pour le dit axe, préférentiellement directement sur au moins un point fixe matérialisé par une des deux pattes de fourche ou de cadre; pour cela les extrémités du dit axe sont pourvues d’un profil anti rotation conjugué avec le profil (ouvert pour une roue à axe plein avec écrou à chaque extrémité, ou à axe transpercé pour fixation rapide, ou bien, fermé pour une roue à broche) des pattes de fourches ou de cadre afin d’éviter toute rotation de l’étrier lors des freinages. L’étrier et son mécanisme de mise en pression des plaquettes sont relativement classiques qu’il soit mécanique ou hydraulique.

Un moyeu composé de deux demi-moyeux dotés chacun d’au moins un palier comme par exemple un roulement qui est monté sur l’axe de roue, de part et d’autre de la fixation de l’étrier au dit axe de roue, et à proximité de chaque extrémité de l’axe de roue.

Chaque demi-moyeu, gauche ou droit, supporte directement les rayons ou les bâtons de la roue constituant ce que l’on appelle un parapluie.

Dans des configurations principalement réservées aux cycles légers (Vélos, VAE…), les flasques (ou flans) de chaque demi-moyeu reçoivent de façon mono bloc ou rapportées des excroissances périphériques qui ont préférentiellement la forme d’une étoile à au moins trois branches dont les extrémités supportent la fixation du disque par sa partie extérieure (périphérie).

Pour des véhicules plus lourds tel que des motos par exemples, ou un double disque est nécessaire, chaque demi-moyeu supporte un disque par la partie interne du dit disque.

Les roulements sont de types de ceux habituellement utilisés dans le vélo ou la moto : à billes, à rouleaux, à cuvettes ou à cages, métalliques, céramiques ou hybrides, avec différents niveaux d’étanchéité.

Les demi-moyeux gauche et droite sont de préférences identiques et symétriques en regard du plan médian de la fourche ou du cadre.

Le disque de frein quand il est fin, étroit et particulièrement allégé par des trous est ainsi fixé à sa périphérie sur les sommets des deux flasques étoile des demi-moyeux, ce qui améliore sa rigidité et diminue son poids.

La jante tourne avec son disque par l’intermédiaire des rayons ou des bâtons solidaire des demi- moyeux.

La commande de frein transite par l’axe creux support des roulements des demi-moyeux de la roue et peut être : Mécanique à câble, un câble tiré par un levier situé traditionnellement au guidon, et qui actionne un dispositif qui transforme le mouvement pour déplacer le piston de l’étrier afin de pincer le disque.

Hydro mécanique, comme précédemment depuis le levier manuel, un câble, qui vient dans ce cas commander un piston hydraulique (maitre-cylindre) au niveau de la roue.

Cette solution mixte permet de combiner le toucher de l’hydraulique et la facilité de montage et d’entretien des câbles.

Tout hydraulique, le maitre-cylindre étant positionné traditionnellement au guidon, ou à la pédale de frein (moto), préférentiellement, un raccord rapide avec connecteur sans purge assure la jonction entre les deux parties du flexible hydraulique.

La roue peut être fixée sur la fourche ou sur le cadre au choix par : Un blocage rapide, une broche, des écrous.

Le démontage de la roue s’effectue simplement comme s’il s’agissait d’une roue avec frein à patins :

Déconnexion de la commande de freinage (simplicité comparable à l’action d’écartement des étriers de frein sur un vélo de route ou un VTT avec des frein en V par exemple.

Libération du moyen de fixation (blocage rapide, broche, écrous).

Dépose de la roue.

Le remontage de la roue s’effectue lui aussi comme s’il s’agissait d’une roue avec frein à patins avec les séquences dans l’ordre inverse du démontage.

Le changement de plaquettes s’effectue comme sur les freins à disque latéraux, l’architecture de l’étrier étant identique. L’extraction des plaquettes se fera préférentiellement ; vers l’extérieur de l’étrier, pour des disques relativement petit et vers l’intérieur pour des disques relativement grand.

L’accès se fait à travers les rayons (ou bâtons), l’espace suffisant permet une manipulation aisée.

Le changement de disque (ou des disques), dont la fréquence diminuera grâce à la position du disque au centre ou presque des parapluies et à sa fixation à l’extérieure de la piste de frein ou intérieure à la piste de frein, s’effectue selon les séquences simples suivantes :

Dépose de la roue.

Desserrage de chaque vis de fixation du disque sur les branches étoiles. Le disque n’est plus tenu mais encore empêché par l’axe de roue support des demi-moyeux et qui traverse encore le dit disque.

Desserrage et retrait de la butée du roulement d’un des demi-moyeux, afin de permettre une translation (déplacement latéral) du dit axe de la roue, suffisant pour ouvrir un espace libre permettant de faire passer le disque.

Extraction du disque entre deux rayons.

Remontage du nouveau disque.

Repositionnement de l’axe de la roue, remontage et serrage de la dite butée du roulement et donc fixation du demi-moyeu.

Fixation du disque sur les flasques étoile des moyeux ; avantageusement chaque vis de fixation du disque sera plus longue d’un côté pour traverser l’extrémité de l’étoile puis le disque pour aller se visser directement dans l’autre étoile directement ou indirectement avec la dite autre étoile par l’intermédiaire d’une entretoise filetée tenu en place par une autre vis plus courte située de l’autre côté. Cette opération de retrait du disque peut se faire sans démontage de l’étrier ou de sa patte support, donc sans ouverture d’un éventuel conduit hydraulique qui nécessiterait une purge du circuit hydraulique.

Selon l’invention, le disque notamment s’il est relativement épais, pourrait être scindé en deux demi-disque qui autoriseraient donc le démontage du disque sans recul de l’axe de la roue, un emboitement male / femelle des zones de liaison des demi-pistes de frein permet un accotement parfaitement plan et est prévu par l’invention. La coupe du disque serait préférentiellement oblique et non pas radiale, ceci pour éviter le moindre accrochage des plaquettes avec le disque au passage de chaque zone de liaison des demi-disques.

La description générale de l’invention faite ci-dessus permet de mettre en évidence les progrès substantiels pour les utilisateurs.

Pour les cyclistes, l’innovation d’un disque encagé entre les rayons ou bâtons de la roue offre des performances fonctionnelles supérieures, une bien meilleure expérience utilisateur et une plus grande fiabilité et sécurité.

Pas de vulnérabilité du disque :

Pendant le roulage, la position du disque au milieu (ou presque) de la roue, à l’abri derrière les rayons de la roue, réduisent considérablement voire éliminent son exposition aux chocs ou à la projection de cailloux par exemple.

Lors du rangement, l’usage urbain de vélos équipés du système frein à disque «Disque interne» est possible sans restriction, sans précaution particulière ; pendant le transport des roues démontées, par exemple, dans un coffre de voiture.

Forte réduction du risque de voilage du disque, ou plus grave encore, de brûlure, le risque de brûlure est considérablement réduit lors de la manipulation de la roue après un usage intensif.

Performances de freinage améliorées pour une plus grande sécurité.

Équilibre idéal du freinage au milieu de la roue évitant :

L’effet de lacet induit dans le guidon.

Le vrillage de la fourche.

Amélioration de la maniabilité grâce à l’inertie polaire grandement réduite.

Réduction du temps d’essuyage du disque lors des sorties sous la pluie. Les projections d’eau sont faibles entre les parapluies des rayons droits et gauches.

Gain en aérodynamisme :

La position du disque à l’intérieur des parapluies (d’où l’appellation « Disque interne ») et donc dans le sillage du pneu génèrent très peu de turbulences en comparaison du positionnement latéral classique.

Un élément déterminant pour les pratiquants sportifs et les compétiteurs.

Un facteur intéressant pour les autres pratiquants et pour l’efficience et l’autonomie des dispositifs d’assistance électrique.

Gain de poids entre 100 et 150 grammes pour un vélo équipé d’une paire de roue avec le frein selon l’invention, en comparaison de roues avec frein à disque latéral. Le poids des disques est réduit de 40% à 50% en proportion de la matière supprimée. Les disques traditionnels de vélos, fixés en leur centre, nécessitent la jonction avec la surface frottante périphérique (la piste de frein). A l’inverse, le disque de frein selon l’invention, quand il est tenu en périphérie n’utilise à peine plus (petite oreilles de fixation) que la matière nécessaire à la surface de freinage. Soit 120 à 150 grammes en moins.

Par contre, même si le disque est moins massif, cette disposition particulière du disque, permet de mieux évacuer la chaleur provoquée par le frottement des plaquettes lors des freinages, en effet la fixation du disque sur les extrémités des flasques étoiles permettent aux dites étoiles de constituer une sorte de radiateur qui échange efficacement ses calories avec l’air ambiant.

La patte de fixation de l’étrier de frein sur la fourche avant et sur le triangle arrière est supprimée.

Suppression de matière entre les demi-moyeux.

Les flasques en étoile, en alliage léger, sont plus grandes que les flasques classiques, ce qui entraine une réduction de la longueur des rayons.

La conception des fourches pourra être optimisée en raison de contraintes mécaniques réduites et idéalement équilibrées avec la possibilité d’allègement, par exemple en travaillant sur l’arceau (sorte de pont au-dessus du pneu entre les deux bras de fourche) voire en le supprimant.

Dynamique et solidité de la roue améliorées, grâce à l’espace latéral libéré par le transfert du disque au milieu de la roue, les parapluies peuvent être élargis et symétriques en regard du plan médian du cycle, retrouvant ainsi les caractéristiques des roues à patins. Une dynamique de la roue plus naturelle et améliorée.

Suppression des interférences disque / plaquettes sous effort intense sur le cadre, lors d’efforts et de charges élevés, par exemple au sprint ou dans une pente raide, la fourche tend à se vriller et le cadre à se déformer, en particulier le triangle arrière. La spécificité de « Disque interne », soit un système frein complet (étrier et disque) et solidaire fixé sur le moyeu en son milieu ou presque, élimine tout risque de contact ou frottement du disque sur les plaquettes même dans les efforts extrêmes : L’axe de la roue en son centre ne se déforme pas.

Les flasques en étoile tenant le disque, indépendantes de la fixation des rayons, ne se déforment pas non plus sous charge sur le cadre ou sur la fourche.

Un jeu excessif dans l’axe de roue, en particulier déplacement latéral, ne peut pas créer d’interférence de l’ensemble disque plaquettes solidaire du même axe de roues avec ses moyeux.

Qualité d’amortissement préservé y compris lors des phases de freinage intenses. L’équilibre des forces de freinage au centre de la roue élimine le vrillage des fourreaux de la fourche réduisant d’autant la variation du fonctionnement des amortisseurs.

Démontage et remontage de la roue aussi simples que dans le cas d’une roue avec frein à patins.

Sans risque de détérioration du système de freinage lors de l’insertion du disque entre les plaquettes (par exemple, désalignement de l’étrier pouvant provoquer des frottements au roulage).

Sans risque de fermeture intempestif des plaquettes.

Fiabilité améliorée et maintenance réduite.

Pour les vélos, risque de voile du disque réduit grâce à sa tenue en périphérie, sur le plus grand diamètre et non plus au centre sur le plus petit diamètre.

Chaine de cotes bien plus facile à maitriser et qui ne dépend que du système roues et non de la fourche ou du cadre, de la roue, du système de freinage proprement dit.

Moins de changement de disques en raison de détériorations accidentelles.

Esthétisme valorisant :

Le disque est idéalement intégré dans un système roue homogène, sans avoir comme actuellement cette excroissance à l’extérieur que représente le disque et son étrier.

Un ensemble esthétique plus sobre et plus pur.

La possibilité de faire varier les matériaux et les couleurs, notamment des flasques étoiles pour une identité forte et différenciée, ce qui n’est pas possible avec les disques traditionnels.

Une réelle contribution pour les professionnels :

Gestionnaires de flottes de vélos ; possibilité d’équiper sans contrainte les vélos de freins à disque en remplacement des « freins à rouleaux » habituellement utilisés. Fabricants de vélos ; système frein intégré et homogène, pouvant être personnalisé, libérant la conception du vélo. Montage usine facilité ; le système frein est déjà monté sur la roue, pas d’étrier à monter et à régler sur la fourche et le cadre, canalisations hydrauliques ouvrables avec le connecteur rapide sans purge permettant une totale liberté d’intégration dans le cadre. Au final, un vélo plus homogène, plus esthétique et plus valorisable.

Points de vente et seconde monte en général ; possibilité d’équiper un vélo avec freins sur jantes, de freins à disques par le simple montage de roue avec système « Disque interne »; migration simple d’un frein à disque traditionnel à un « Disque interne », ouvrant de nouvelles opportunités de vente, notamment pour les vélos sportifs.

Fabricants de fourches et de suspensions ; suppression des pattes de fixation de l’étrier (coût, esthétisme, impact mécanique), plus de liberté de conception et d’optimisation.

Permet d’intégrer des fonctions complémentaires valorisables ; éclairage par induction : intégration des aimants dans les branches des étoiles ; capteur (solénoïde) intégré dans l’étrier de frein ; câble d’alimentation dans l’axe de roue et sortant à l’opposé de celui commandant le mécanisme de frein, compteur magnétique intégré : aimant dans une branche des étoiles : capteur dans l’étrier de frein …

Se conçoit et se fabrique au moins aussi facilement que les systèmes de freins à disques latéraux ; permet une conception complète d’un système freins intégré avec une maitrise de l’ensemble des chaines de cotes garantissant un fonctionnement optimal du système. Les fabricants de freins à disques latéraux sont tributaires du respect des cotes de fixation des étriers sur la fourche et le cadre par exemple.

Se fabrique aussi simplement que les systèmes de freins à disque latéraux. Même architecture d’étriers et plaquettes. Forme simplifiée des disques avec mêmes matériaux et caractéristiques mécaniques. L’architecture nouvelle des moyeux ne complique pas sa fabrication ; les matériaux sont les mêmes. Les temps d’assemblage du système complet seront comparables à ceux des freins à disque latéraux et de moyeux traditionnels.

Ne représente aucun handicap technique ou industriel pour le référencement par les marques de vélos, « Disque interne »est plus facile à installer sur les chaines de montage des vélos. Le système frein est déjà intégralement monté sur la roue. Le circuit hydraulique en deux parties favorise l’intégration dans les tubes du cadre au choix du fabricant.

Remarque importante : le temps gamme chez le fabricant de vélos sera sensiblement plus faible pour un vélo avec des « Disque interne »que pour le même vélo avec des disques traditionnels :

Le fabricant de vélo reçoit le système frein « Disque interne »déjà monté et réglé (disque et étrier) sur le moyeu. Il ne lui reste plus qu’à monter la commande de frein sur le cintre et à passer les gaines de frein.

Le temps gamme est réduit du temps habituellement nécessaire à l’installation de l’étrier, au montage du disque sur le moyeu et à l’ajustement disque / étrier qui est de facto éliminé.

Pour le fournisseur du « Disque interne », il intègre les opérations ci-dessus précédemment réalisées par le fabricant de vélo. Un élément pris en compte dans le prix de vente du système frein « Disque interne ».

Au contraire, pour les marques de vélos, cette innovation « Disque interne »ouvre de nouvelles perspectives de conception et de valorisation de leurs gammes.

Le potentiel de chiffre d’affaires de« Disque interne »est très important et repose sur une combinaison exclusive d’avantages concurrentiels :

Socle de chiffre d’affaires substantiellement élargi pour d’évidentes raisons techniques. « Disque interne »comprend nécessairement le duo système frein proprement dit et moyeu axe de roue conçus l’un pour l’autre, alors que les marques de freins à disque ne livrent que leurs systèmes freins qui peuvent se monter sur des moyeux fabriqués par d’autres acteurs.

Possibilité de proposer un système roue complet y compris le système frein, élargissant encore le socle de revenus et l’intégration.

Valorisation des fonctions complémentaires (éclairage, compteur).

Attrait de l’innovation aussi bien pour les utilisateurs que pour les professionnels (marques de vélos, revendeurs) faisant converger leurs intérêts pour choisir et recommander « Disque interne ».

Bénéfices utilisateurs immédiatement perceptibles et substantiels permettant d’appliquer un supplément de prix de l’ordre de 20% en comparaison des tarifs pratiqués sur les systèmes freins traditionnels et sans différenciation véritable.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

Les dessins annexés illustrent l’invention :

Les figures 1 à 13 illustrent des modes de réalisation destinés à des cycles légers tels que vélos, vélos à assistance électrique (VAE)… ; et les figures 14 et 15 sont des modes de réalisation destinés à des cycles lourds tels que motos, side- car…

représente vue de ¾ avant droit le système de freinage dans une configuration ou la commande de freinage est entièrement mécanique.

représente une vue de face en coupe du modèle de la .

représente une vue de ¾ arrière droit du modèle des figures 2 et 3 mais ou les demi-moyeux sont monobloc avec les étoiles.

représente une vue de ¾ arrière droit d‘une autre configuration, en l’occurrence, la transmission est mixte ; mécanique à l’émetteur et hydraulique au récepteur, que j’appelle ensuite hydromeca.

représente une vue de ¾ avant droit du modèle

représente une vue de ¾ arrière droit d’une variante du modèle et .

représente une vue du côté droit d’une configuration à transmission hydraulique, la fourche et son moyen de fixation à la roue sont absent.

représente une vue de face en coupe du modèle de la .

représente une vue de face de l’axe de roue du modèle précédent.

représente une vue de côté de l’axe de roue du modèle précédent.

représente le système de frein de façon isolée et vue de ¾ avant droit d’un modèle perfectionné du modèle précédent.

représente une vue du côté droit et en coupe du modèle précédent.

représente une vue de ¾ arrière droit du système de freinage installé sur une roue arrière d’un vélo.

représente une vue de ¾ d’une variante préférentiellement pour moto, ou le disque est fixé directement sur la jante.

représente une vue de ¾ arrière du système de frein avec deux disques monté sur une fourche avant de moto de type « néo-rétro ».

NB : Sur toutes les vues, le système de frein (1) selon l’invention ne fait apparaitre que les éléments liés à la roue, c’est-à-dire la partie réceptrice du système de freinage, la partie émettrice qui peut être manuelle (levier au guidon) ou pédestre (pédale au repose pied) est absente car restant traditionnelle.

Les éléments ou pièces qui ont des fonctions identiques auront des numéros de références identiques.

Claims (17)

1. Système de frein à disque pour cycle (1) qui comprend un émetteur manuel ou pédestre qui par l’intermédiaire d’un moyen de transmission actionne un récepteur qui lors du freinage serre en le pinçant un disque solidaire d’une roue, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un disque (2) situé dans ou à proximité du plan médian de la roue et solidaire de la dite roue, ce disque (2) est pincé par au moins un étrier (3) fixé solidairement au moins en rotation à un axe (8) de roue qui est lui-même fixé solidairement à la fourche (F) ou au cadre (C) du dit cycle (1), sur cet axe (8) un moyeu de roue munie de palier (9) permet à celle-ci de tourner libre en rotation et fixe en translation, le dit moyeu est constitué d’un demi-moyeu droit (4) et d’un demi-moyeu gauche (5) situé de part et d’autre de la fixation de l’étrier (3) au dit axe (8), au moins un des dits demi-moyeu est relié à la jante (J) par un parapluie de rayons (R) qui peuvent être aussi des bâtons.
2. Système de frein à disque (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que les demi-moyeux (4, 5) disposent chacun d’un palier (9) quand le disque (2) est fixé par sa périphérie à des flasques étoiles (4a, 5a).
3. Système de frein à disque (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que les demi-moyeux (4, 5) disposent chacun de deux paliers (9) quand chaque disque (2), comprenant des oreilles internes, est fixé par ses oreilles internes à des flasques étoiles (4a, 5a).
4. Système de frein à disque (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que l’axe (8) de roue est creusé pour permettre le passage du moyen de transmission de la force de freinage depuis l’émetteur manuel ou pédestre jusqu’à l’étrier (3) afin qu’il puisse pincer le disque (2).
5. Système de frein à disque (1) selon la revendication 1 ou 4 caractérisé en ce que le moyen de transmission de la force de freinage soit totalement mécanique, pour cela :
   Un câble (3f) actionné depuis un levier dit émetteur au guidon, coulisse dans une gaine (G) mise en butée (B) sur un régleur solidaire d’un bras de la fourche (F) ou du cadre (C) ; le dit câble (3f) est ancré par sa goupille inférieure à un levier latéral (3e) situé concentriquement et extérieurement de l’écrou (11) de serrage de l’axe (8) de roue sur la patte ouverte de la fourche (F) ou du cadre (C) ; ce levier latéral (3e) tenu par une vis (6c) entraine en rotation une tige (8a) concentrique de l’axe (8) ; presqu’au milieu du dit axe (8), grâce à une lumière réalisée dans cet axe (8), la tige (8a) entraine à son tour en rotation un levier central (3d) fixé par une vis (6b) à la dite tige (8a). Un petit câble (3c) à au moins une tête, relie en rotation le levier central (3d) à un levier (3a) de l’étrier (3) sur lequel une vis (3b) serre l’extrémité sans tête du câble (3c) ; le levier (3a) de l’étrier (3) actionne le mécanisme (3j) de mise en pression des plaquettes (3i) qui pincent le disque (2). Des vis (6d) solidarisent l’étrier (3) à l’extrémité d’une patte support (3g), l’autre extrémité de cette patte (3g) support en forme de demi collier est solidairement fixé à l’axe (8) par un demi collier (3h) serré par des vis (6e). Une clavette (22) fixe en rotation la patte support (3g) à l’axe (8).
   De part et d’autre du dit support (3g), et presque aux extrémités de l’axe (8) sont logés coaxialement de cet axe (8) les paliers qui sont des roulements (9) tenu en place par des butées (10) vissées sur l’alésage du logement de chacun de ces roulements (9) dans le demi- moyeu droit (4) et le demi-moyeu gauche (5). Les demi-moyeux droit (4) et gauche (5) portent de façon rapportées, grâce à des vis (6a), ou monobloc des extrémités en forme d’étoile (4a, 5a).
   Les extrémités extérieures de ces étoiles (4a, 5a) prennent en « sandwich » le disque de frein (2) en le fixant par ses oreilles périphériques grâce à des vis (6).
   Chaque demi-moyeu (4, 5) est pourvu d’une partie en forme de flasque latérale ou sont réalisées des trous aussi latéraux que possible et qui reçoivent les têtes des rayons (R) ; ces rayons (R) constituent ainsi le parapluie droit et le parapluie gauche qui supporte la jante (J) porteuse du pneu (P).
6. Système de frein à disque (1) selon la revendication 1 ou 4 caractérisé en ce que le moyen de transmission de la force de freinage est mixte, en partie mécanique et en partie hydraulique, pour cela :
   Toute la transmission de la force freinage est mécanique jusqu’à un levier central (3d) ; ensuite le dit levier (3d) est raccordé par un petit maneton (23) à un piston (13) de maitre-cylindre (12) hydraulique qui est directement solidaire de l’étrier (3).
7. Système de frein à disque (1) selon la revendication 1 ou 4 caractérisé en ce que le moyen de transmission de la force de freinage est mixte, en partie mécanique et en partie hydraulique, pour cela :
   Toute la transmission de la force freinage est mécanique jusqu’à un maitre-cylindre qui est extérieur au parapluie des rayons (R) du demi-moyeu (4) ; l’extrémité inférieure du maitre-cylindre (12) dispose d’une partie cylindrique (12a) relativement fine qui vient se visser sur l’axe (8) de manière étanche juste du côté extérieur de la butée (10) de roulement (9).
   Un câble (3f) ancré immobile au corps du maitre-cylindre (12), actionne par réaction de sa gaine (G) un piston (13) du maitre-cylindre hydraulique (12) ; poussé par la gaine (G) le piston (13) repousse le liquide hydraulique dans le conduit qui via l’axe (8) pénètre dans le support d’étrier (3g) pour alimenter et donc pousser le piston de l’étrier (3).
   Un ressort placé sous le piston (13) ramène le dit piston (13) à sa position neutre quand l’action de freinage cesse.
   Un soufflet de protection (14) isole l’accrochage du câble (3f) et de sa gaine (G). Une vis bouchon (17) ferme le conduit hydraulique usiné dans l’axe (8).
   Des joints sont présents à chaque raccordement ouvert des segments du conduit hydraulique.
8. Système de frein à disque (1) selon la revendication 1 ou 4 caractérisé en ce que le moyen de transmission de la force de freinage est hydraulique, pour cela :
   Un maitre-cylindre (12) est actionné depuis un levier au guidon ; est interposé dans le circuit hydraulique au niveau du logement (8f), une connexion (20), rapide de préférence, sans purge du circuit hydraulique lors de la connexion du circuit émetteur, comprenant le levier et le maitre-cylindre, avec le circuit récepteur, comprenant l’étrier (3).
9. Système de frein à disque (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l’axe (8c) de fixation de l’axe (8) de la roue est désaxé par rapport à l’axe (8b) de rotation de la roue, de telle sorte qu’un espace pour loger un conduit hydraulique (8e) soit configuré à l’intérieur de l’axe (8) de la roue.
10. Système de frein à disque (1) selon la revendication 9 caractérisé en ce que l’axe (8) qui solidarise la roue avec la fourche (F) ou le cadre (C) dispose :
    D’un profil anti rotation (8g) qui sont par exemple deux méplats à chaque extrémité de l’axe (8) et qui viennent se loger en conjugaison de forme avec les platines de fourche (F) ou de cadre (C).
    D’un logement (8f) fileté de préférence pour la fixation du raccord rapide (20) ou du maitre-cylindre (12).
    D’une première partie du conduit hydraulique (8e) qui est fileté pour recevoir la vis bouchon (17), puis l’autre partie du conduit hydraulique (8e) s’étend jusqu’au milieu de la partie (8h) de l’axe (8) de la roue, assurant une fixation libre ou non avec la patte support (3g), entre deux épaulements (8m), le conduit hydraulique ressortant dans la partie (8h) assurant la fixation avec la patte support (3g).
    De portées (8k) pour des roulements (9), portées qui ont des épaulements (8n).
    D’une partie filetée (8l) sur laquelle viennent se visser les butées (10) des roulements (9).
    D’un fraisage (8j) qui reçoit la clavette (22) qui bloque en rotation l’étrier (3) sur le dit axe (8).
11. Système de frein à disque (1) selon l’une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que le moyen de serrage de la roue sur la fourche (F) ou le cadre (C) est confié à un serrage rapide constitué d’un levier (S), d’une tige fileté (24) et d’un écrou (25) moleté ; des entretoises (21) étant interposées entre le serrage rapide (S)-(25) et les bras de fourche (F) et qui correspondent au désaxage de l’axe de fixation de la roue par rapport à l’axe de rotation de la roue.
12. Système de frein à disque (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que sur une roue arrière de cycle, la butée (10) droite de roulement (9) possède une excroissance extérieure doté d’une partie filetée sur laquelle vient se fixer une roue libre (Rl) porteuse d’au moins un pignon qui coopère avec une chaine (Ch). L’axe de roue (8) sera solidaire du cadre (C), comme pour la roue avant avec la fourche (F), soit par des écrous (11), soit par une broche (18) soit par une fixation rapide (S)-(24)-(25).
13. Système de frein à disque (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le disque (2) pour avoir un diamètre maximum dispose d’oreilles de fixation périphériques qui s’insèrent dans des chapes (J1) de section en U, moulées ou taillées dans la jante (J), et dont les trous (J2) recevront les vis (6) de liaison du disque (2) avec la jante (J) mais aussi de liaison avec au moins une étoile, les dites étoiles servant aussi de bâtons de roue.
14. Système de frein à disque (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que deux disques (2) sont nécessaires pour avoir un freinage efficace en toute circonstance ; pour cela un double étrier (3) comprenant une patte support (3g) a sa patte support (3g) au centre de la roue entre les deux disques (2). Chaque disque (2) est tenu en place par des oreilles qui sont à l’intérieur de la piste de frein des dits disques (2) : ces oreilles sont solidaires de flasques en étoiles (4a) à droite et (5a) à gauche ; les dites étoiles (4a) et (5a) sont monobloc ou rapporté sur les demi-moyeux (4) et (5).
    Chaque demi-moyeu (4) et (5) est doté de deux roulements (9) aussi espacé que possible pour pouvoir tourner parfaitement rond sur l’axe (8).
    Les disques (2) sont montés flottant sur les étoiles (4a) et (5a) afin de laisser aux disques (2) une certaine liberté latérale qui assure une parfaite mise en place des disques entre les plaquettes (3i) lors du freinage.
15. Système de frein à disque (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant des étoiles (4a, 5a), caractérisé en ce que les branches des étoiles (4a) et (5a) permettent de fixer grâce à des vis (15a) des plots magnétiques (15) qui coopèrent avec au moins un solénoïde (16) fixé sur l’étrier (3), configurant une source d’énergie électrique.
16. Système de frein à disque (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la patte support (3g) est parfaitement solidaire en rotation de l’axe (8) qui est immobile en regard de la fourche (F) ou du cadre (C), ladite patte support (3g) ayant une liberté latérale entre les épaulements (8m) pour permettre l’auto positionnement du dit étrier (3) sur le disque (2) afin de ne pas déformer le dit disque (2) notamment quand les plaquettes (3i) sont usées.
17. Système de frein à disque (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le disque est scindé en deux demi-disque qui autoriseraient donc le démontage du disque sans recul de l’axe de la roue ; un emboitement male / femelle des zones de liaison des demi-pistes de frein permet un accotement parfaitement plan ; la coupe du disque est préférentiellement oblique.