WO2004108515A1 - Velo prevu pour la pratique du cyclisme et roue a utiliser sur un tel velo - Google Patents

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WO2004108515A1
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wheel
hub
frame
wheels
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PCT/FR2004/001312
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Jean-Pierre Mercat
Jean-Marc Hillairet
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Salomom S.A.
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    • B60Y2200/10—Road Vehicles
    • B60Y2200/13—Bicycles; Tricycles

Definitions

  • the invention relates to a bicycle intended for the practice of cycling.
  • the invention also relates to a wheel for use on such a bicycle.
  • such a bicycle has a frame, two wheels, a transmission assembly, a steering assembly and usually a braking assembly.
  • a first standard concerns the diameter of the wheels. These standards follow the ETRTO and JIS standards which define the diameter of the tire resting sites, i.e. the diameter of the rim in the tire bead area. So we know 20 inch wheels for BMX bikes, 26 inches for mountain bikes, and 700 millimeters for road bikes.
  • the 700 millimeter diameter for road bikes dates from the beginning of the century, it was determined based on the condition of the roads that existed at the time and has not been seriously questioned since.
  • a large diameter wheel does not offer the best compromise for a versatile bike. Indeed it has a relatively large weight and inertia.
  • Another construction standard relates to the attachment of the wheels to the frame.
  • the hubs are 100 millimeters wide at the front, 130 millimeters at the rear for a road bike, and 100 and 135 millimeters for a mountain bike.
  • a problem that also arises for a bicycle is its transport and storage. More and more bicycles are transported in the trunk of a car or because its user goes by car to the starting point of his route or without wanting to be able to use his bike as soon as an opportunity arises . Similarly, the user may wish to travel by train or plane with his bicycle. The problem also arises for storing the bicycle in a small volume. To reduce the size of the bike, you must be able to easily disassemble and reassemble the wheels. However current bikes with the mounting of the hub on the fork, the installation of the chain and the braking system are not practical to assemble and disassemble.
  • these stick wheels have a mass and inertia which increase with the diameter, and conversely a rigidity which deteriorates with the increase in diameter. Under these conditions a 700 mm stick wheel would not be satisfactory in terms of weight and stiffness.
  • An object of the invention is to provide a bicycle of a new type which offers a better compromise between performance and versatility, and which is more convenient to use than a traditional bicycle.
  • the bicycle according to the invention comprises a frame defining a general median plane, two front and rear wheels, a transmission assembly, the frame having a front fork and a rear fork with a single arm for the removable mounting of the front and rear wheels, each wheels having a rim and a central hub by which it is connected to the frame.
  • the two front and rear wheels each have a rim connected to the hub by at least one rigid element in flexion and in compression, this element being asymmetrical with respect to the median radial plane defined by the rim so that the wheel hub is offset in an axial direction perpendicular to this plane while the median radial plane of the rims coincides with the general median plane of the frame.
  • the diameter of a wheel is between 480 and 560 millimeters.
  • the two front and rear wheels are identical and therefore interchangeable.
  • the transmission assembly which includes a crankset, a cassette of pinions associated with the rear wheel and a transmission chain is permanently mounted on the frame.
  • the wheel according to the invention is characterized in that at least one rigid element in flexion and in compression connects the rim and the hub, that the rigid element is asymmetrical with respect to the median radial plane defined by the rim so that the wheel hub is offset in an axial direction perpendicular to this plane while the median radial plane of the rims coincides with the general median plane of the frame.
  • Figure 1 shows a side view of a bicycle according to the invention.
  • Figure 2 is a partial sectional view of the frame at the rear wheel support shaft.
  • Figure 3 is a partial sectional view of the frame at the front wheel support shaft.
  • FIG. 4 shows in perspective a wheel provided for the bicycle of FIG. 1.
  • FIG. 5 shows the rear wheel and the rear part of the frame seen in the direction V-V identified in FIG. 1.
  • Figure 6 shows in the same way the front wheel and the front fork in the direction VI-VI.
  • the bicycle shown in FIG. 1 has a frame 1, two wheels 2 and 3, a transmission assembly 4.
  • the frame has a basic structure 5 formed of tubes or sections assembled together by any suitable means, in particular by gluing or welding.
  • the profiles or tubes are metallic, for example steel or aluminum alloy.
  • the structure could also be made of composite material such as carbon fibers embedded in a resin matrix.
  • the structure 5 comprises, in known manner, a seat tube 6 for supporting the saddle 7 and its seat post 8, and a down tube 9.
  • the structure 5 has a wheel support fork with a single arm.
  • This fork here comprises a stay 12 and a base 13 which converge towards the center of the rear wheel, on only one side thereof.
  • the base 13 is connected to the down tube at a bottom bracket which carries the axis 15 of rotation of the bottom bracket.
  • the structure 5 On the front, the structure 5 has a steering tube 20 in which is engaged a fork 18 which carries the front wheel.
  • the fork 18 has only one arm 22 which passes on one side only of the front wheel 3 extended upwards by an axis which crosses the steering tube 20. then by a bracket 24 which carries the handlebar 25. From In known manner, the handlebars carry braking and speed change control levers. These levers and the devices for connecting to the braking and speed-changing members are of a known type, they have not been shown in the figures.
  • the frame 1 which has just been described is not limiting, and other modes of construction could also be suitable.
  • the front fork could be suspended at the level of the arm 22 or at the level of the connection between the axis of the fork and the steering tube.
  • the base and the stay could be connected to the rest of the structure by a suspension system.
  • the frame supports the front and rear wheels on one side of their hub.
  • the wheels are therefore mounted cantilevered.
  • the transmission assembly 4 comprises, in a known manner, a crankset 28, the axis 15 of which is housed in the bottom bracket, a transmission chain 29 and on the rear a sprocket cassette 30.
  • crankset shown only includes a single chainring, but this is not limiting, we could also have several chainrings with a derailleur to move the chain from one chainring to the other or any other gear transmission device variable such as that which is for example described in patent application FR 2 818 952.
  • the pinion cassette 30 comprises in known manner a plurality of pinions mounted on a freewheel body, possibly with an intermediate cage. These elements will be described in more detail later. However, it should be noted that a particularity of the pinion cassette is that it is mounted on the outside of the frame on the other side of the fork arm which carries the wheel.
  • the position of the chain on the sprockets is controlled by a rear derailleur 32.
  • This derailleur is of any suitable type.
  • the derailleur is of the type described in patent application EP 513 394.
  • Such a derailleur is assembled to a lug secured to the base 13 of the frame and located in front of the axis of the rear wheel. It is well suited for mounting the gables on the outside of the frame.
  • the pinion cassette 30 is engaged on a freewheel body 35 which is itself mounted on one end of the rear wheel shaft 36.
  • a freewheel mechanism and bearings are placed between the shaft 36 and the freewheel body 35 according to a traditional assembly.
  • the shaft 36 is fitted into the internal cage of a bearing 38.
  • the bearing is housed in a housing 40 of suitable size located at the end of the base 13.
  • the bearing is retained on the 'shaft by a circlip 39 and in its housing by a ring 41 assembled at the base.
  • Any other appropriate means may also be suitable.
  • the bearing used is axially compact to reduce the offset and the size, it must also withstand radial loads and significant tilting moments and behave rigidly with respect to these stresses.
  • the turnover is therefore preferably with two rows of pre-stressed oblique contact balls, it could also be a row of balls and four contact points, which is even more compact and light.
  • the shaft 36 On the side opposite the pinions, the shaft 36 has a circular flange 42 which provides a shouldered seat for a braking disc 43 and a toothed ring 45 for connection with the wheel.
  • the teeth of the crown are distributed in a circular fashion around the axis of the tree, and they have a triangular section and are oriented in an axial direction towards the outside of the tree.
  • the teeth of the crown are produced in the mass of the shaft 36.
  • the crown provides a rotational connection between the wheel which will be described later and the shaft 36.
  • the disc is fixed to the flange 42 of the shaft by any suitable means, in particular by screws, it cooperates with a braking caliper 44 of any suitable type which is mounted on a lug secured to the shroud 12.
  • the ring gear could be attached to the shaft, other means of connection between the wheel and the shaft could also be suitable, for example a connection by a frustoconical and grooved contact surface as is described in patent application EP 1 153 827.
  • the brake caliper could be mounted in a different way. Instead of a disc one could also have a drum braking system, or any other suitable braking system.
  • the shaft 36 is extended outward by a tip 46 in the form of a mushroom which is provided for attaching the wheel.
  • the pinion cassette, the freewheel mechanism and the disc remain permanently on the frame, in particular when the wheel is removed.
  • the pinion cassette, the freewheel mechanism and the disc remain permanently on the frame, in particular when the wheel is removed.
  • FIG. 3 shows the structure of the front shaft and its connection to the arm 22.
  • This structure is similar to that of the rear wheel which has just been described, it is however simplified due to the absence of the pinions and the free wheel.
  • the shaft 52 is mounted in a bearing 53 which is housed in a housing 54 located at the lower end of the arm 22 of the fork 18.
  • a hollow screw 51 ensures the assembly of the shaft with the internal bearing cage.
  • Other assembly means could also be suitable.
  • the shaft On one of the sides the shaft has a flange 54 similar to the flange 42 of FIG. 2, with a shouldered seat for a braking disc 55 and a toothed crown 56 for connection with the wheel.
  • the shaft In the center of the flange, the shaft carries an end piece 58 in the shape of a mushroom for assembling the wheel.
  • FIGS. 2 and 3 the trace of the median plane defined by the frame is shown diagrammatically respectively by the mixed line 50 and 60.
  • the toothed rings 45, 56, and the end pieces 46, 58 are identical so that the same wheel can be mounted on each of them as will now be described.
  • Figure 4 shows in perspective a wheel 62 comprising a rim 63, a central hub 64 and connecting sticks connecting the rim and the hub.
  • the rim 63 has a profile with an annular channel open to the outside which is designed to receive a suitable tire, with or without an inner tube.
  • the profile of the channel is preferably in accordance with what is described in patent application EP 893 280.
  • the rim is full in section and according to the illustrated embodiment, it has no a single bridge which is pierced with a hole 68 for the passage of the inflation valve.
  • the connecting rods between the rim and the hub are rigid elements in bending and compression. In the illustrated embodiment, they have a section in the shape of an "L" and they are seven in number, but this is not limiting. Any other suitable section and number of sticks are also suitable.
  • the hub has a ring gear 70 which is designed to cooperate with one or the other of the crowns 45 and 56, a central barrel 71 closing an automatic clamping mechanism of the hub on one or the other of the end pieces 46, 58.
  • This mechanism is intended to cooperate with the end pieces. It will not be described in detail. It is for example of the same type as that described in application EP 1 153 827 already cited. It is operated using a lever 74.
  • the crown 70 is attached to the hub, it could also be in one piece with it.
  • the arrangement of the teeth which are oriented axially ensures good centering of the wheel on its shaft.
  • the wheel is made of any suitable material by injection into a mold.
  • it can be made of a plastic material possibly reinforced with fibers, aluminum alloy, magnesium or any other suitable material.
  • the wheel is in one piece, apart from the crown and the clamping mechanism which are attached.
  • a special feature of the wheel is that the hub is offset in an axial direction to be located entirely on one side only of the median radial plane defined by the rim.
  • the axial offset of the hub is produced in relation to the construction of the front and rear shafts and their associated elements so that the median plane of the rims is coincident with the median plane of the frame.
  • the trace of this plane in the plane of Figures 2 and 3 is shown schematically by the dashed line 50, 60.
  • the sticks 65 have an asymmetrical configuration with respect to the median radian plane of the rim, they are formed of three portions, a distal portion 65a of radial orientation, an intermediate portion 65b inclined parallel to the generator of a truncated cone centered on the axis of the wheel, and a portion proximal 65 c with radial orientation.
  • the sticks could have another shape provided that they have a portion not parallel to the median radial plane of the rim, so as to bring a lateral offset of the hub relative to the rim in an axial direction. .
  • the wheels of the bicycle have an outside diameter of between 480 and 560 millimeters, and preferably close to 520 millimeters. This represents a diameter of approximately 507 millimeters at the tire rest sites.
  • the front and rear wheels are identical, and interchangeable.
  • the automatic clamping mechanisms at the front and at the rear are identical.
  • FIG. 5 schematically shows the wheel 62 mounted on the rear shaft.
  • the side of the wheel 62 shows the rim 63 with a tire 78 and sticks 65.
  • the assembly between the wheel and the frame is done by mutual engagement of the teeth of the two crowns 45 and 70 which ensure a rotational coupling and by the clamping device which ensure the axial coupling.
  • the guy is bent outward in a first portion 12a to bypass the tire of the wheel, then it is bent inward on a second portion 12b.
  • a third portion 12c of the shroud, that which carries the bearing of the shaft is parallel to the median plane of the frame and the rim.
  • the base 13 is bent in the same way, to bypass the tire and return to the general median plane of the frame.
  • Figure 6 similarly shows the wheel 62 mounted at the front on the fork.
  • the single arm 22 of the fork is bent to bypass the tire and then returns to the general median plane of the frame.
  • Rotational coupling is done using toothed rings 56 and 70, and the axial clamping using the clamping device carried by the wheel.
  • the axial position of the sprocket cassette is determined in order to respect the chain line, that is to say an average alignment of the chain with all the sprockets.
  • the plane defined by the ring gear of the plate passes towards the middle of the cassette.
  • the base and the shroud are therefore bent so that the sprocket cassette is centered on the chain line defined by the plate.
  • the brake disc and the bearing are in these conditions very close to the general median plane of the frame, on either side of the latter.
  • FIG. 1 shows that the rear base 13 and the front fork arm 22 are located on either side of the wheels. Under these conditions the elements mentioned above are located on either side of the median plane in a configuration symmetrical with respect to this plane.
  • wheels of different diameters could be used at the front and rear.
  • a connection of the rim and the hub by sticks one could have a connection by a disc or portions of disc or any other rigid element in bending and in compression.

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  • Materials Engineering (AREA)
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Abstract

L'invention concerne un vélo comprenant un cadre (5) définissant un plan général médian, deux roues avant et arrière (2, 3), un ensemble de transmission (4) ; le cadre (5) ayant une fourche avant (18) et une fourche arrière à bras unique (12, 13, 22) pour le montage amovible des roues avant et arrière, chacune des roues ayant une jante (63) et un moyeu central (64) par lequel elle est reliée au cadre. Il est caractérisé par le fait que les deux roues avant et arrière ont chacune une jante (63) reliée au moyeu (64) par au moins un élément (65) rigide en flexion et en compression et asymétrique par rapport au plan radial médian défini par la jante de façon que le moyeu (64) de la roue soit déporté selon une direction axiale perpendiculaire à ce plan alors que le plan radial médian des jantes est confondu avec le plan général médian du cadre. L'invention concerne également une roue.

Description

Vélo prévu pour la pratique du cyclisme et roue à utiliser sur un tel vélo
L'invention concerne un vélo prévu pour la pratique du cyclisme. L'invention concerne également une roue à utiliser sur un tel vélo.
De façon connue un tel vélo présente un cadre, deux roues, un ensemble de transmission, un ensemble de direction et habituellement un ensemble de freinage.
Il existe actuellement certains standards auxquels les fabricants se réfèrent pour la fabrication de leurs vélos.
Un premier standard concerne le diamètre des roues. Ces standards suivent les normes ETRTO et JIS qui définissent le diamètre des sites de repos du pneu, c'est-à-dire le diamètre de la jante dans la zone du talon du pneu. Ainsi on connaît les roues de 20 pouces pour les vélos de type BMX, de 26 pouces pour les vélos tout terrain, et de 700 millimètres pour les vélos de route.
Les vélos polyvalents qui sont actuellement commercialisés ont des roues qui répondent selon les cas au standard "route" ou au standard "tout terrain" le plus souvent.
Le diamètre de 700 millimètres pour les vélos de route date du début du siècle, il a été déterminé en fonction de l'état des routes qui existaient à l'époque et n'a pas été remis sérieusement en question depuis.
Cependant une roue de grand diamètre n'offre pas le meilleur compromis pour un vélo polyvalent. En effet elle présente un poids et une inertie relativement importante.
Un autre standard de construction est relatif à l'accrochage des roues sur le cadre. De façon usuelle les moyeux ont une largeur de 100 millimètres à l'avant, de 130 millimètres à l'arrière pour un vélo de route, et 100 et 135 millimètres pour un vélo tout terrain.
Dans cette largeur on inclut le moyeu, le disque de freinage s'il est présent et la cassette de pignons pour la roue arrière. La partie rotative du moyeu tend de ce fait à diminuer en longueur ce qui n'est pas favorable pour la rigidité de la roue par la diminution du parapluie de la roue.
Un problème qui se pose aussi pour un vélo est son transport et son stockage. De plus en plus les vélos sont transportés dans le coffre d'une voiture ou bien parce que son utilisateur se rend en voiture au point de départ de son parcours ou bien sans qu'il souhaite pouvoir utiliser son vélo dès qu'une occasion se présente. De même, l'utilisateur peut souhaiter voyager en train ou avion avec son vélo. Le problème se pose également pour le stockage du vélo sous un petit volume. Pour réduire l'encombrement du vélo il faut pouvoir démonter et remonter facilement les roues. Or les vélos actuels avec le montage du moyeu sur la fourche, la mise en place de la chaîne et du système de freinage ne sont pas pratiques à monter et démonter.
Ce problème de montage et démontage de la roue se pose également en cas de crevaison. En effet, lorsqu'il faut démonter le pneu, il faut préalablement démonter la roue. Il existe des vélos dont les fourches avant et arrière ont un bras unique qui portent la roue en porte-à-faux. D'une part le montage et démontage de la roue sont facilités, puisque la roue est mise en place selon la direction axiale du moyeu. En outre avec ce montage il est possible de laisser sur le cadre la cassette de pignons et le tambour ou le disque de frein. Les fourches à bras unique sont connues pour un vélo, notamment d'après les publications US 4 170 369, FR 2 611 641, US 2497 121, et plus récemment EP 1 153 827 et EP 1 147 976. Toutefois dans ces différentes publications, les roues sont équipées de rayons, ce qui impose un corps de moyeu ou une cloche de dimension axiale suffisante pour avoir un angle de parapluie acceptable des deux nappes de rayon.
Il existe bien des roues à bâtons ou des roues monobloc qui ont un encombrement moindre à la base des bâtons. Une telle roue est décrite dans la demande de brevet EP 1 083 063. Pour ces roues, le moyeu est centré ou sensiblement centré sur le plan radial médian de la jante. Dans ces conditions on ne pourrait pas les utiliser avec des fourches à bras unique, le porte-à-faux serait en effet excessif.
En outre, ces roues à bâtons ont une masse et une inertie qui augmentent avec le diamètre, et à l'inverse une rigidité qui se détériore avec l'augmentation de diamètre. Dans ces conditions une roue à bâtons de 700 mm ne serait pas satisfaisante sur le plan du poids et de la rigidité.
Un but de l'invention est de proposer un vélo d'un type nouveau qui offre un meilleur compromis entre les performances et la polyvalence, et qui est plus commode à utiliser qu'un vélo traditionnel.
D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre.
Le vélo selon l'invention comprend un cadre définissant un plan général médian, deux roues avant et arrière, un ensemble de transmission, le cadre ayant une fourche avant et une fourche arrière à bras unique pour le montage amovible des roues avant et arrière, chacune des roues ayant une jante et un moyeu central par lequel elle est reliée au cadre.
Il est caractérisé par le fait que les deux roues avant et arrière ont chacune une jante reliée au moyeu par au moins un élément rigide en flexion et en compression, cet élément étant asymétrique par rapport au plan radial médian défini par la jante de façon que le moyeu de la roue soit déporté selon une direction axiale perpendiculaire à ce plan alors que le plan radial médian des jantes est confondu avec le plan général médian du cadre.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le diamètre d'une roue est compris entre 480 et 560 millimètres.
Selon une autre caractéristique les deux roues avant et arrière sont identiques et de ce fait interchangeables.
Selon une autre caractéristique l'ensemble de transmission qui comprend un pédalier, une cassette de pignons associée à la roue arrière et une chaîne de transmission est monté à demeure sur le cadre. La roue selon l'invention est caractérisée en ce qu'au moins un élément rigide en flexion et en compression relie la jante et le moyeu, que l'élément rigide est asymétrique par rapport au plan radial médian défini par la jante de façon que le moyeu de la roue soit déporté selon une direction axiale perpendiculaire à ce plan alors que le plan radial médian des jantes est confondu avec le plan général médian du cadre.
D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description ci-dessous et les dessins en annexe qui lui sont attachés.
La figure 1 représente en vue de côté un vélo selon l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe partielle du cadre au niveau de l'arbre de support de la roue arrière.
La figure 3 est une vue en coupe partielle du cadre au niveau de l'arbre de support de la roue avant.
La figure 4 représente en perspective une roue prévue pour le vélo de la figure 1.
La figure 5 montre la roue arrière et la partie arrière du cadre vues selon la direction V- V repérée en figure 1.
La figure 6 montre de la même façon la roue avant et la fourche avant selon la direction VI-VI.
Le vélo représenté en figure 1 présente un cadre 1, deux roues 2 et 3, un ensemble de transmission 4.
Le cadre a une structure de base 5 formée de tubes ou profilés assemblés entre eux par tout moyen approprié, notamment par collage ou soudure. Les profilés ou tubes sont métalliques, par exemple en acier ou en alliage d'aluminium. La structure pourrait aussi être réalisée en matériau composite tel que des fibres de carbone noyées dans une matrice de résine.
La structure 5 comprend de façon connue un tube de selle 6 pour supporter la selle 7 et sa tige de selle 8, et un tube diagonal 9.
Sur l'arrière, la structure 5 présente une fourche de support de roue à bras unique. Cette fourche comprend ici un hauban 12 et une base 13 qui convergent vers le centre de la roue arrière, sur un côté seulement de celle-ci.
De façon classique la base 13 est raccordée au tube diagonal au niveau d'un boîtier de pédalier qui porte l'axe 15 de rotation du pédalier.
Sur l'avant la structure 5 a un tube de direction 20 dans lequel est engagée une fourche 18 qui porte la roue avant.
La fourche 18 n'a qu'un seul bras 22 qui passe sur un côté seulement de la roue avant 3 prolongé vers le haut par un axe qui traverse le tube de direction 20. puis par une potence 24 qui porte le guidon 25. De façon connue, le guidon porte des leviers de freinage et de commande de changement de vitesse. Ces leviers et les dispositifs de connexion aux organes de freinage et de changement de vitesse sont d'un type connu, ils n'ont pas été représentés dans les figures. Le cadre 1 qui vient d'être décrit n'est pas limitatif, et d'autres modes de construction pourraient également convenir. Notamment la fourche avant pourrait être suspendue au niveau du bras 22 ou au niveau de la liaison entre l'axe de la fourche et le tube de direction. De même pour l'arrière, la base et le hauban pourraient être reliés au reste de la structure par un système de suspension.
L'important est que le cadre supporte les roues avant et arrière sur un seul côté de leur moyeu. Les roues sont donc montées en porte-à-faux.
L'ensemble de transmission 4 comprend de façon connue un pédalier 28 dont l'axe 15 est logé dans le boîtier de pédalier, une chaîne de transmission 29 et sur l'arrière une cassette de pignons 30.
Le pédalier représenté ne comprend qu'un seul plateau, mais ce n'est pas limitatif, on pourrait aussi avoir plusieurs plateaux avec un dérailleur pour faire passer la chaîne d'un plateau à l'autre ou encore tout autre dispositif de transmission à rapport variable comme celui qui est par exemple décrit dans la demande de brevet FR 2 818 952.
La cassette de pignons 30 comprend de façon connue une pluralité de pignons montés sur un corps de roue libre, éventuellement avec une cage intermédiaire. Ces éléments seront décrits plus en détail ultérieurement. Toutefois il faut noter qu'une particularité de la cassette de pignons est qu'elle est montée sur l'extérieur du cadre de l'autre côté du bras de fourche qui porte la roue.
La position de la chaîne sur les pignons est pilotée par un dérailleur arrière 32. Ce dérailleur est de tout type approprié. Dans le mode de réalisation illustré le dérailleur est du type décrit dans la demande de brevet EP 513 394. Un tel dérailleur est assemblé à une patte solidaire de la base 13 du cadre et située en avant de l'axe de la roue arrière. Il est bien adapté au montage des pignons sur l'extérieur du cadre.
D'autres dérailleurs pourraient également convenir avec d'autres modes de liaison au cadre. Au lieu de la cassette de pignons et du dérailleur ou en complément de ceux-ci, on pourrait aussi utiliser un changement de vitesse intégré dans le moyeu de la roue ou dans le pédalier.
En se reportant à la figure 2, la cassette de pignons 30 est engagée sur un corps de roue libre 35 qui est lui-même monté sur une extrémité de l'arbre de roue arrière 36. Un mécanisme de roue libre et des roulements sont placés entre l'arbre 36 et le corps de roue libre 35 selon un montage traditionnel.
L'arbre 36 est emmanché dans la cage interne d'un roulement 38. Le roulement est logé dans un logement 40 de dimension adaptée situé à l'extrémité de la base 13. Selon le mode de réalisation illustré, le roulement est retenu sur l'arbre par un circlips 39 et dans son logement par une bague 41 assemblée à la base. Tout autre moyen approprié pourrait également convenir. De préférence, le roulement utilisé est compact axialement pour réduire le déport et l'encombrement, il doit aussi supporter des charges radiales et des moments de basculement importants et se comporter rigidement par rapport à ces sollicitations. Le roulement est donc de préférence à deux rangées de billes à contact obliques précontraints, il pourrait aussi être à une rangée de billes et à quatre points de contact, ce qui est encore plus compact et léger. On pourrait aussi utiliser deux roulements indépendants juxtaposés.
Du côté opposé aux pignons, l'arbre 36 possède un flasque circulaire 42 qui offre un siège épaulé pour un disque de freinage 43 et une couronne dentée 45 de liaison avec la roue.
Selon le mode de réalisation illustré, les dents de la couronne sont réparties de façon circulaire autour de l'axe de l'arbre, et elles ont une section triangulaire et sont orientées selon une direction axiale vers l'extérieur de l'arbre. La denture de la couronne est réalisée dans la masse de l'arbre 36. La couronne assure une liaison en rotation entre la roue qui sera décrite ultérieurement et l'arbre 36.
Le disque est fixé au flasque 42 de l'arbre par tout moyen approprié, notamment par des vis, il coopère avec un étrier de freinage 44 de tout type approprié qui est monté sur une patte solidaire du hauban 12.
Ceci n'est pas limitatif, la couronne dentée pourrait être rapportée sur l'arbre, d'autres moyens de liaison entre la roue et l'arbre pourraient également convenir, par exemple une liaison par une surface de contact tronconique et cannelée comme cela est décrit dans la demande de brevet EP 1 153 827. De même on pourrait monter de façon différente l'étrier de freinage. Au lieu d'un disque on pourrait également avoir un système de freinage à tambour, ou tout autre système approprié de freinage.
Au centre de la couronne, l'arbre 36 est prolongé vers l'extérieur par un embout 46 en forme de champignon qui est prévu pour réaliser l'accrochage de la roue.
Comme on peut s'en rendre compte d'après la figure 2, la cassette de pignons, le mécanisme de roue libre et le disque restent à demeure sur le cadre en particulier lorsque la roue est démontée. Ainsi il est possible de monter et démonter la roue arrière sans toucher à la chaîne, ni au disque de frein.
La figure 3 montre la structure de l'arbre avant et sa liaison au bras 22.
Cette structure est semblable à celle de la roue arrière qui vient d'être décrite, elle est cependant simplifiée du fait de l'absence des pignons et de la roue libre.
Comme dans le cas précédent, l'arbre 52 est monté dans un roulement 53 qui est logé dans un logement 54 situé à l'extrémité inférieure du bras 22 de la fourche 18. Une vis creuse 51 assure l'assemblage de l'arbre avec la cage interne du roulement. D'autres moyens d'assemblage pourraient aussi convenir.
Sur un des côtés l'arbre présente un flasque 54 semblable au flasque 42 de la figure 2, avec un siège épaulé pour un disque de freinage 55 et une couronne dentée 56 de liaison avec la roue. Au centre du flasque l'arbre porte un embout 58 en forme de champignon pour l'assemblage de la roue.
Dans les figures 2 et 3, on a schématisé respectivement par le trait mixte 50 et 60 la trace du plan médian défini par le cadre. Les couronnes dentées 45, 56, et les embouts 46, 58 sont identiques pour que l'on puisse monter la même roue sur chacun d'eux comme cela va être décrit maintenant.
La figure 4 représente en perspective une roue 62 comprenant une jante 63, un moyeu central 64 et des bâtons de liaison reliant la jante et le moyeu.
La jante 63 présente un profil avec un canal annulaire ouvert vers l'extérieur qui est prévu pour recevoir un pneu approprié, avec ou sans chambre à air. Dans le cas d'un montage sans chambre, le profil du canal est de préférence conforme à ce qui est décrit dans la demande de brevet EP 893 280. La jante est pleine en section et selon le mode de réalisation illustré, elle n'a qu'un pont unique qui est percé d'un trou 68 pour le passage de la valve de gonflage.
Les bâtons de liaison entre la jante et le moyeu sont des éléments rigides en flexion et en compression. Dans le mode de réalisation illustré ils ont en section une forme de "L" et ils sont au nombre de sept, mais ceci n'est pas limitatif. Toute autre section appropriée et nombre de bâtons conviennent également.
Le moyeu a une couronne dentée 70 qui est prévue pour coopérer avec l'une ou l'autre des couronnes 45 et 56, un canon central 71 refermant un mécanisme de serrage automatique du moyeu sur l'un ou l'autre des embouts 46, 58. Ce mécanisme est prévu pour coopérer avec les embouts. Il ne sera pas décrit en détail. Il est par exemple du même type que celui décrit dans la demande EP 1 153 827 déjà citée. Il est manœuvré à l'aide d'un levier 74. La couronne 70 est rapportée sur le moyeu, elle pourrait également être monobloc avec lui.
La disposition des dents qui sont orientées de façon axiale assure un bon centrage de la roue sur son arbre.
La roue est réalisée en tout matériau approprié par injection dans un moule. Par exemple elle peut être réalisée en une matière plastique éventuellement armée de fibres, en alliage d'aluminium, de magnésium ou toute autre matière appropriée.
Selon le mode de réalisation illustré, la roue est monobloc, en dehors de la couronne et du mécanisme de serrage qui sont rapportés. Ceci n'est pas limitatif, et on pourrait fabriquer séparément les différents éléments de la roue et les assembler ensuite par des vis, des rivets ou encore par soudure ou collage.
Une particularité de la roue est que le moyeu est déporté selon une direction axiale pour être situé entièrement d'un côté seulement du plan radial médian défini par la jante. Le déport axial du moyeu est réalisé en relation avec la construction des arbres avant et arrière et de leurs éléments associés pour que le plan médian des jantes soit confondu avec le plan médian du cadre. La trace de ce plan dans le plan des figures 2 et 3 est schématisée par le trait mixte 50, 60.
Comme on peut le voir dans la figure 4, les bâtons 65 ont une configuration asymétrique par rapport au plan radian médian de la jante, ils sont formés de trois portions, une portion distale 65a d'orientation radiale, une portion intermédiaire 65b inclinée parallèlement à la génératrice d'un tronc de cône centré sur l'axe de la roue, et une portion proximale 65 c d'orientation radiale. Ceci n'est pas limitatif, et les bâtons pourraient avoir une autre forme pourvu qu'ils aient une portion non parallèle au plan radial médian de la jante, de façon à amener un déport latéral du moyeu par rapport à la jante selon une direction axiale. Le fait d'avoir des bâtons rigides travaillant à la compression et non des rayons travaillant en traction permet de réaliser le déport latéral du moyeu sous un faible encombrement axial. Dans le cas présent les bâtons sont tous déportés d'un même côté du plan radial médian de la jante. Avec des rayons il faudrait maintenir deux nappes situées de part et d'autre du plan médian pour conserver l'équilibre des forces au niveau de la jante.
Selon une caractéristique de l'invention, les roues du vélo ont un diamètre extérieur compris entre 480 et 560 millimètres, et de préférence voisin de 520 millimètres. Ceci représente un diamètre de 507 millimètres environ au niveau des sites de repos du pneu.
On a trouvé qu'un tel diamètre offrait un bon compromis entre les différentes qualités demandées à une roue.
Des essais ont montré que dans cette plage de diamètre une roue présentait de bonnes qualités de rendement de roulement et de franchissement d'obstacle. En outre comme le diamètre de la roue est relativement réduit, le poids de la roue et donc son inertie sont relativement faibles en considération de sa rigidité.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les roues avant et arrière sont identiques, et interchangeables. Dans ce cas les mécanismes de serrage automatiques à l'avant et à l'arrière sont identiques.
Il faut noter que les roues en elles-mêmes n'ont pas d'axe ou d'élément mobile en rotation en dehors du mécanisme de serrage. Toutes les pièces mobiles en rotation sont en effet montées à demeure sur le cadre.
La figure 5 montre de façon schématique la roue 62 montée sur l'arbre arrière. Du coté cadre on reconnaît la cassette de pignons 30, le disque de freinage 43, et le hauban 12.
Du côté de la roue 62 on a représenté la jante 63 avec un pneu 78 et des bâtons 65.
L'assemblage entre la roue et le cadre se fait par engagement mutuel des dents des deux couronnes 45 et 70 qui assurent un accouplement en rotation et par le dispositif de serrage qui assurent l'accouplement axial.
Comme on peut le voir dans la figure, de préférence, le hauban est cintré vers l'extérieur dans une première portion 12a pour contourner le pneu de la roue, puis il est cintré vers l'intérieur sur une deuxième portion 12b. Une troisième portion 12c du hauban, celle qui porte le roulement de l'arbre est parallèle au plan médian du cadre et de la jante. La base 13 est cintrée de la même façon, pour contourner le pneu et revenir vers le plan général médian du cadre.
La figure 6 représente de la même façon la roue 62 montée à l'avant sur la fourche. On voit dans cette figure que le bras unique 22 de la fourche est cintré pour contourner le pneu puis revient vers le plan général médian du cadre. L'accouplement en rotation se fait à l'aide des couronnes dentées 56 et 70, et le serrage axial à l'aide du dispositif de serrage porté par la roue.
La disposition de ces ensembles avant et arrière par rapport au plan général médian défini par le cadre est déterminée de la façon suivante.
En premier lieu on détermine la position axiale de la cassette de pignons pour respecter la ligne de chaîne, c'est-à-dire un alignement moyen de la chaîne avec l'ensemble des pignons. Globalement le plan défini par la couronne dentée du plateau passe vers le milieu de la cassette. Ensuite on tient compte de l'encombrement du roulement 38 et de son logement dans la base 13. Enfin on prend en compte l'encombrement du disque et de son étrier de frein.
La base et le hauban sont donc coudés de telle façon que la cassette de pignons est centrée sur la ligne de chaîne définie par le plateau. Le disque de freinage et le roulement se trouvent dans ces conditions très proches du plan général médian du cadre, de part et d'autre de celui-ci.
A l'avant le disque 55, la couronne dentée 56 et l'embout 58 sont situés à la même distance de ce plan que ces mêmes éléments de la partie arrière. La figure 1 montre que la base arrière 13 et le bras de fourche avant 22 sont situés de part et d'autre des roues. Dans ces conditions les éléments mentionnés ci-dessus sont situés de part et d'autre du plan médian dans une configuration symétrique par rapport à ce plan.
Naturellement la présente description n'est donnée qu'à titre indicatif et l'on pourrait adopter d'autres mises en oeuvre de l'invention sans pour autant sortir du cadre de celle-ci.
Notamment on pourrait utiliser à l'avant et l'arrière des roues de diamètre différent. Au lieu d'une liaison de la jante et du moyeu par des bâtons, on pourrait avoir une liaison par un disque ou des portions de disque ou tout autre élément rigide en flexion et en compression.

Claims

REVENDICATIONS
1- Vélo comprenant un cadre (5) définissant un plan général médian, deux roues avant et arrière (2, 3), un ensemble de transmission (4) ; le cadre (5) ayant une fourche avant (18) et une fourche arrière à bras unique (12, 13, 22) pour le montage amovible des roues avant et arrière, chacune des roues ayant une jante (63) et un moyeu central (64) par lequel elle est reliée au cadre, caractérisé par le fait que les deux roues avant et arrière ont chacune une jante (63) reliée au moyeu (64) par au moins un élément (65) rigide en flexion et en compression et asymétrique par rapport au plan radial médian défini par la jante de façon que le moyeu (64) de la roue soit déporté selon une direction axiale perpendiculaire à ce plan alors que le plan radial médian des jantes est confondu avec le plan général médian du cadre.
2- Vélo selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les roues avant et arrière (2, 3), ont une jante (63) dont le diamètre extérieur est compris entre 480 et 560 millimètres.
3- Vélo selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la jante (63) des roues (2, 3) a un diamètre de 520 millimètres.
4- Vélo selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la jante (63) et le moyeu
(64) sont reliés par des bâtons rigides (65) dont une portion au moins (65b) est non parallèle au plan médian défini par la jante.
5- Vélo selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les roues avant et arrière sont identiques et interchangeables.
6- Vélo selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les fourches avant et arrière ont un logement (40, 54) dans lequel est logé un roulement (38, 53) pour l'arbre (37, 52) de support des roues avant et arrière.
7- Roue de vélo comprenant une jante (63), un moyeu (64) et au moins un élément rigide (65) de liaison entre la jante et le moyeu, caractérisée par le fait que l'élément rigide
(65) est asymétrique par rapport au plan radial médian défini par la jante de façon que le moyeu (64) de la roue soit déporté selon une direction axiale perpendiculaire à ce plan alors que le plan radial médian des jantes est confondu avec le plan général médian du cadre.
8- Roue selon la revendication 7, caractérisée par le fait que les roues avant et arrière (2, 3), ont une jante (63) dont le diamètre extérieur est compris entre 480 et 560 millimètres.
9- Roue selon la revendication 8, caractérisée par le fait que la jante (63) des roues (2, 3) a un diamètre de 520 millimètres.
10- Roue selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la jante (63) et le moyeu (64) sont reliés par des bâtons rigides (65) dont une portion au moins (65b) est non parallèle au plan médian défini par la jante.
11- Roue selon la revendication 10, caractérisée par le fait qu'elle présente sept bâtons (65).
12- Roue selon la revendication 7, caractérisée par le fait qu'elle est d'une seule pièce. 13- Roue selon la revendication 12, caractérisée par le fait qu'elle est en alliage d'aluminium ou de magnésium.
14- Roue selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la jante (23) présente un profil prévu pour un montage du pneu sans chambre à air.
15- Roue selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle a un dispositif d'accouplement en rotation (70) et un dispositif de serrage axial.
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