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CADRE DE VELO A SUSPENSION DE ROUE ARRIERE
[0001] L'invention s'inscrit dans le domaine des vélos, notamment les vélos
tout-terrain
(VTT).
[0002] Les vélos tout-terrain actuels disposent souvent de suspension avant et
de
suspension arrière et sont alors appelés VU tout suspendus . Différentes
formes de
suspension arrière ont été développées, et prévoient la mise en place d'un
amortisseur entre
le triangle avant, formé du tube corps du haut, du tube corps du bas et du
tube de selle, sur
lesquels le cycliste s'appuie, et l'axe de la roue arrière. Elles nécessitent
toutes la mise en
place d'une rotation du triangle arrière formé des haubans et des bases vis-à-
vis du triangle
avant.
[0003] Le triangle avant reste indéformable, mais le triangle arrière peut,
dans les versions
sophistiquées, être déformé, par l'introduction d'articulations
supplémentaires, comme par
exemple un mécanisme à quatre barres, utilisant des biellettes reliant les
haubans au tube
de selle, et d'un pivot arrière, placé à proximité de l'axe de la roue
arrière, sur les bases.
[0004] La combinaison de deux axes de rotation entre l'axe de roue arrière et
le triangle
avant définit une géométrie de suspension à point de pivot virtuel.
[0005] Des VU de différentes tailles existent. Longtemps des roues de 26
pouces ont été
proposées, perçues comme offrant une maniabilité et une nervosité
satisfaisante, pour un
poids contenu. Les roues de 29 pouces qui sont apparues ensuite offrent plus
de confort en
effaçant les irrégularités du terrain, tout en possédant une plus grande
dimension pour
attaquer les obstacles, ainsi qu'une stabilité et une adhérence accrues. Leur
construction
est néanmoins plus lourde, et l'inertie du vélo est accrue.
[0006] Troisième solution, les roues de 27,5 pouces présentent des
caractéristiques
intermédiaires qui en font un standard de choix actuellement, en parallèle des
roues de 29
pouces.
[0007] Il y a donc actuellement un intérêt grandissant pour différents
standards de roues,
et les coureurs avisés souhaitent bénéficier, en fonction des parcours, d'une
taille de roues
ou d'une autre taille de roues. Il est même souhaité pouvoir rouler avec une
roue avant d'une
taille et une roue arrière d'une autre taille, dans certaines circonstances.
Naturellement, le
changement de roue ne doit pas impacter la position du cycliste une fois monté
sur le vélo.
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[0008] Classiquement, pour passer de roues d'une certaine taille à des roues
d'une autre
taille, pour éviter que le pilote ne se retrouve mal positionné, il est
nécessaire de changer
de cadre. Également, si une roue plus grande que celle initialement prévue
pour le cadre
est utilisée, la roue arrière risque de toucher les bases arrière ou le
boîtier de pédalier, et il
est souvent nécessaire de changer la fourche pour qu'elle soit compatible avec
la roue avant
plus grande.
[0009] L'invention vise à résoudre ces difficultés en proposant un cadre de
vélo à
suspension de roue arrière comprenant une base en deux sections articulées
l'une à l'autre
par un axe de pivot horizontal pour définir une géométrie de suspension à
point de pivot
virtuel.
[0010] Ce cadre est particulier, car une des deux sections présente un
refouillement ajusté
pour recevoir un corps emmanché à l'axe de pivot horizontal, le refouillement
et le corps
étant conformés pour que l'axe puisse être placé à deux côtes différentes de
la section de
la base portant le refouillement par modification de l'indexation angulaire
dudit corps vis-à-
vis de l'axe lors d'un remontage dudit axe.
[0011] Grâce à ces principes, il est aisé, à partir d'un VU équipé d'une roue
arrière d'un
certain diamètre, de démonter la roue, démonter les axes de pivot arrière et
modifier
l'orientation des corps emmanchés en sorte d'allonger ou raccourcir la cote,
remonter les
axes de pivot arrière, et placer des roues d'un autre diamètre adapté à la
côte modifiée. Ces
modifications peuvent être rapidement menées entre deux courses.
[0012] Selon des caractéristiques optionnelles :
[0013] - le refouillement est oblong d'axe principal parallèle localement à
l'axe de la base ;
[0014] - l'axe de pivot est formé par un système vis-écrou, et l'écrou est
conformée pour
constituer un tel corps emmanché à l'axe qui peut être placé dans deux
orientations
différentes dans un tel refouillement alors placé sur l'une des faces externes
des sections ;
[0015] - le cadre comprend une pièce à placer emmanchée sur l'axe et entre les
deux
sections, conformée pour constituer un tel corps emmanché à l'axe qui peut
être placé dans
deux orientations différentes dans un tel refouillement alors placé sur l'une
des faces
internes des sections ;
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[0016] - le cadre comprend de plus une entretoise amovible pour définir deux
hauteurs
possibles de la fourche vis-à-vis du guidon ;
[0017] - l'amortisseur de roue arrière est articulé à ses extrémités
respectivement au tube
oblique et aux haubans du cadre, les haubans étant articulés au tube de selle
par des
biellettes ;
[0018] - le tube oblique comprend un logement pour batterie pour vélo
électrique, avec
accès à la batterie du côté inférieur du tube oblique.
[0019] L'invention porte aussi sur un vélo tout terrain équipé d'un cadre tel
que présenté
ci-dessus.
[0020] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques,
détails et
avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description
explicative qui va
suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre
d'exemple illustrant
un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels :
- La figure 1 est une vue d'un cadre de VTT (vélo tout terrain) selon un mode
de
réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est une vue d'un aspect de fonctionnement du cadre de la figure
1 ;
- les figures 3 et 4 sont des vues d'un autre aspect de fonctionnement du
cadre de la
figure 1 ;
- les figures 5 à 9 sont des vues d'un aspect particulier de l'invention, et
les figures 10
et 11 montrent la mise en oeuvre de cet aspect particulier.
[0021] En figure 1, on a représenté un cadre de vélo selon un mode de
réalisation de
l'invention. Ce cadre est par exemple en aluminium.
[0022] Le cadre 1 est équipé d'une suspension pour la roue arrière, et est
représenté sur
la figure sans la fourche qui, elle, porte la suspension pour la roue avant.
[0023] Le triangle principal du cadre est constitué par le tube corps du haut
10 (tube
supérieur), le tube corps du bas 11 (tube oblique) et le tube de selle 12. Le
tube corps du
bas 11 et le tube de selle 12 sont reliés par le support moteur 13 et le tube
corps du bas 11
et le tube corps du haut 10 se rejoignent et sont reliés, au-delà de leur
jonction, au tube de
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direction 14, dans lequel la fourche du vélo (non représentée) est insérée et
au-dessus
duquel la potence (non représentée) est placée.
[0024] Le tube de selle 12 se prolonge au-delà de son point de jonction avec
le tube corps
du haut 10, et est dimensionné pour accueillir la tige de selle (non
représentée) dans son
espace interne. Dans le modèle représenté, le tube corps du haut 10 n'est pas
strictement
horizontal mais légèrement penché vers l'arrière du vélo. Le tube corps du bas
11 est, quant
à lui, dimensionné pour recevoir dans son volume interne une batterie pour
vélo électrique,
amovible par la face inférieure du tube corps du bas 11 qui est évidée.
[0025] Un axe de pivot 31 dit pivot principal est monté entre le triangle
avant et les tubes
de base droite et gauche, 20 et 21. L'axe de pivot principal 31 est placé en
bas du tube de
selle 12 au-dessus du support moteur 13 perpendiculairement au plan médian du
vélo.
[0026] Un amortisseur 32 est présent entre le tube corps du bas 11 et les
haubans droit
et gauche 22 et 23. L'amortisseur 32 est fixé au tube corps du bas 11 à
environ 1/4 de sa
longueur, du côté du tube de direction 14 et à distance du support moteur 13.
Le hauban 22
et le hauban 23 portent tous les deux un alésage 33, respectivement 34 de
réception de
l'axe de rotation de la roue arrière (non représentée) à leurs extrémités
respectives
opposées à l'amortisseur 32, c'est-à-dire à l'arrière du cadre 1 à l'opposé du
tube de
direction 14 .
[0027] Les haubans 22 et 23 ne sont pas fixés directement au tube de selle 12,
celui-ci
étant placé entre desdits haubans 22 et 23 qui se rapprochent l'un de l'autre
après avoir
doublé le tube de selle 12 en direction de l'avant du vélo. Les haubans 22 et
23 sont reliés
l'un à l'autre par un arbre transversal au plan médian du vélo et sur lequel
est monté
l'amortisseur 32 en rotation. Les haubans 22 et 23 sont également articulés
vis-à-vis du tube
de selle 12 par l'intermédiaire d'une biellette en deux parties droite et
gauche 24 et 25.
[0028] Les extrémités basses de ces deux parties 24 et 25 de la biellette sont
articulées
au tube de selle 12 par un axe transversal commun à ces deux biellettes et
positionné à mi-
hauteur entre le support moteur 13 et le tube corps du haut 10, sur l'avant du
tube de selle
12. Leurs extrémités hautes sont quant à elles placées sur le hauban
correspondant au droit
du tube de selle 12, légèrement vers l'arrière de ce dernier, et articulés
respectivement avec
les deux haubans, par des axes de pivot parallèles aux autres axes de pivot,
c'est-à-dire
transversal au plan médian du vélo.
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[0029] Les biellettes 24 et 25 permettent le guidage des haubans 22 et 23 qui
portent la
roue arrière lors de leur mouvement causé par les soubresauts du vélo avançant
sur le
terrain, et une reprise des efforts sur le tube de selle 12.
[0030] De manière significative, les haubans 22, respectivement 23, sont
articulés en
rotation vis-à-vis des tubes de base 20, respectivement 21, autour d'axes de
pivot 35 et 36
dits pivots arrière placés sur le prolongement des tubes de base 20 et 21 à
l'approche des
alésages 33 et 34 de réception de l'axe de la roue arrière, à une distance de
l'ordre de 9/10e
de la longueur totale entre le boîtier de pédalier 13 et l'axe de roue arrière
défini par les
alésages 33, 34. Ainsi, environ 1/10e de la longueur totale de la base du vélo
n'est pas
portée par le tube de base 20 ou 21, mais par une section supplémentaire de
base portée
par le hauban 22 ou 23 correspondant, et notée section rattachée 201.
[0031] La combinaison des liaisons pivot définis par les axes de pivot
principal 31 d'une
part et de pivot arrière 35 et 36 d'autre part définit une suspension avec
point de pivot virtuel,
puisque la roue arrière est amenée à suivre un mouvement, vis-à-vis du
triangle avant du
cadre 1 qui n'est pas un mouvement de rotation autour d'un pivot physique
défini par un axe
matériel, mais un mouvement instantané de rotation autour d'un point de pivot
défini par la
géométrie du cadre et des axes 31, 35 et 36 et qui peut, d'ailleurs, ne pas
être fixe vis-à-vis
du triangle avant au cours du temps, justifiant pleinement le qualificatif
virtuel .
[0032] En figure 2, on a représenté le cadre 1 et la batterie 2 en cours
d'extraction de
l'intérieur du tube corps du bas 11 par la face inférieure de celui-ci. La
batterie 2 a
essentiellement la forme d'un parallélépipède rectangle allongé. On voit que
l'extrémité
inférieure de la batterie 2 est enfoncée dans l'extrémité inférieure du
logement interne du
tube corps du bas 11, et que sa partie supérieure est extraite progressivement
du logement
par pivotement. A l'inverse, il est possible d'introduire la batterie 2 en
plaçant son extrémité
inférieure dans le bas du logement du tube corps du bas 11 et d'introduire
ensuite la partie
supérieure dans la partie supérieure du logement par un mouvement de
pivotement inverse.
[0033] Il est précisé que cette batterie 2 amovible mais intégrée au cadre
participe à la
rigidité de celui-ci. Le mouvement basculant pour retirer la batterie 2 est
particulièrement
pratique à l'usage. La présence de l'ouverture du logement de batterie vers le
bas du tube
corps du bas 11 permet le placement de l'amortisseur 32 fixé sur la partie
supérieure du
tube corps du bas 11.
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[0034] Le profil du tube corps du bas 11 accueille parfaitement le coffre de
la batterie 2,
de telle sorte que celle-ci soit visuellement confondue avec le cadre, tout en
participant à sa
rigidité, et en étant parfaitement ancrée, en sorte de ne pas bouger du tout
même face aux
secousses et aux chocs que subit un vélo tout-terrain. Les contacts
électriques sont de plus
très précisément ajustés.
[0035] En figure 3, le tube de direction 14 est représenté, avec visible
également sur la
vue, la batterie 2 et le tube corps du bas 11. Une bague 3 de géométrie
annulaire, le long
de l'axe du tube de direction 14, cylindrique de révolution, est présente en
prolongement du
tube corps du bas 11 contre la circonférence de l'embouchure de celui-ci, le
prolongeant de
2 cm. Elle est fixée dans le tube de direction 14 par insertion serrée d'une
section de
diamètre plus étroit (non représenté) de la bague 3 dans le tube. La bague 3
est ensuite
prise en tenaille entre la fourche (non représentée) et le tube, avec
interposition de la cuvette
inférieure du jeu de direction, dans lequel est logé un roulement à billes. On
précise que la
cuvette inférieure du jeu de direction est enquillée à force dans la bague 3,
et que la cuvette
supérieure du jeu de direction est placée au-dessus du tube de direction 14,
enquillée à
force dans l'embouchure de celui-ci, et accueillant un roulement à billes. Le
jeu de direction
permet la rotation et le maintien du pivot de fourche dans le tube de
direction.
[0036] La bague 3 quand elle est installée comme en figure 3 relève le guidon
par rapport
à la fourche en comparaison d'un montage de la fourche sur le cadre sans la
bague 3,
.. comme représenté en figure 4. Cela permet de compenser la hauteur plus
faible de la roue
de 27,5" avec laquelle la bague 3 est prévue d'être utilisée. A l'inverse,
lors de la mise en
place d'une roue de 29", la bague est retirée comme en figure 4, car la
fourche est alors
plus haute, et qu'il n'est pas nécessaire de la réhausser.
[0037] En figures 5 à 9, les pièces utilisées pour constituer l'axe de pivot
35 ou l'axe de
pivot 36 sont présentées. Elles sont au nombre de 4, dont une vis 101, et un
écrou 104 fileté
complémentaire monté serré sur la tige filetée de la vis 101. Sont présentées
aussi les
surfaces de la section rattachée 201 du hauban 22 ou 23 avec lesquelles ces
pièces
interagissent. La figure 5 est une vue en coupe dans un plan parallèle à l'axe
de la vis 101.
[0038] Sur la tige de la vis 101, sont également montés, en partant de la tête
de la vis, un
roulement à bille 102 et une entretoise 103, comportant tous les deux un
alésage cylindrique
lisse, traversant, dans lequel est insérée la tige de la vis 101.
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[0039] Ces deux pièces, comme la tête de la vis et l'écrou 104, occupent
chacune le long
de l'axe de la vis une section s'étendant entre deux plans parallèles dont
elles ne dépassent
pas et par lequel elles s'appuient sur une surface voisine.
[0040] Le roulement à billes 102 a la géométrie extérieure d'un cylindre de
révolution, et
l'entretoise 103 qui comprend un alésage lisse dans lequel la vis est
introduite, est formée
de deux sections se succédant le long de l'axe de la vis 101 : une section
cylindrique de
révolution centrée autour de la vis, placée au contact du roulement à billes
102 et une
section oblongue s'étendant dans le plan perpendiculaire à l'axe, décentrée
par rapport à
l'axe de la vis, placée en face de l'écrou 104. L'alésage lisse est placé sur
le grand axe de
la forme oblongue.
[0041] L'écrou 104 a également un contour oblong dans le plan perpendiculaire
à l'axe de
la vis, orienté, aux fins du montage, comme la section oblongue de
l'entretoise 103.
L'alésage fileté de l'écrou dans lequel la vis est introduite est décentré par
rapport au
barycentre de la pièce, et est placé sur le grand axe de la forme oblongue.
[0042] En figures 6 et 7, sont représentés les refouillements R1 et R2 des
surfaces
internes SI et externes SE de la section rattachée 201 du hauban 22 ou 23 dans
lesquels
l'entretoise 103 et l'écrou 104 sont insérés, de part et d'autre du hauban,
comme cela est
montré en figure 5.
[0043] La section rattachée 201 est un volume d'aluminium (ou autre matériau)
plein,
aplati selon un plan parallèle au plan vertical médian du vélo, et traversé
transversalement
par un alésage AL de contours oblong dans ledit plan et dans lequel est
introduite la vis 101,
avec plusieurs possibilités de positionnement, l'alésage oblong étant trop
large pour la vis.
[0044] Les refouillements R1 et R2 sur les deux faces de la section rattachée
201 ont des
pourtours respectifs oblongs, et l'alésage traversant qui les relie, également
oblong comme
déjà mentionné, est de dimensions plus étroites (mais homothétiques), car il
est définit par
un décrochement périphérique rentrant D2 définissant également deux surfaces
d'appui
pour l'entretoise 103 et l'écrou 104 insérés dans les refouillements associés
R1 et R2 de
part et d'autre de la section rattachée 201.
[0045] Ainsi, on observe en figure 5 que
- le dessous de la tête de la vis 101 s'appuie sur l'une des faces du
roulement à billes 102,
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- l'autre face du roulement à billes 102 s'appuie sur l'une des faces de
l'entretoise 103, en
l'occurrence sa face présentant une symétrie de révolution, ainsi que sur un
décrochement
circulaire D1 de l'alésage du tube de base 20 ou 21 dans lequel le roulement à
billes 102
est introduit depuis l'extérieur du montage tube de base 20, 21 ¨ hauban 22,
23, et depuis
l'espace entre les deux bases et les deux haubans (noté espace interne El),
- la deuxième face de l'entretoise 103, de forme oblongue, s'appuie sur le
décrochement 02
oblong contre lequel l'entretoise 103 est appuyée depuis l'intérieur du
montage base-
hauban (entre le tube de base 20, 21 et le hauban 22, 23 correspondant),
- et l'une des faces de l'écrou 104 s'appuie sur l'autre côté du décrochement
oblong D2
contre lequel il est appuyé en étant approché par l'extérieur du montage base-
hauban, et
depuis l'extérieur du vélo (noté espace externe EE).
[0046] Les faces de l'entretoise 103 et de l'écrou 104 s'appuyant sur le
décrochement
oblong D2 sont toutes les deux chanfreinées en périphérie pour faciliter
l'introduction de ces
deux pièces dans le refouillement correspondant, à savoir les refouillements
R1 et R2,
respectivement.
[0047] Les refouillements R1 et R2 ont une forme oblongue régulière, de telle
sorte qu'il
est possible de
- placer l'entretoise 103 dans le refouillement R1 de deux manières,
résultant l'une de
l'autre d'un mouvement de symétrie par rapport au plan P (représenté en figure
5),
plan médian de l'écrou 104 perpendiculaire au grand axe des formes oblongues
- et également placer l'écrou 104 dans le refouillement R2 également de deux
manières, résultant l'une de l'autre par le même mouvement de symétrie par
rapport
au plan P.
Ainsi, il y a quatre manières de positionner le couple entretoise 103 et écrou
104, mais deux
sont inopérantes car elles conduisent positionner les alésages de ces deux
pièces décalés
l'un par rapport à l'autre, alors qu'il est nécessaire de les aligner pour
pouvoir introduire la
vis 101.
[0048] Si l'entretoise 103 et l'écrou 104, avec leurs alésages alignés, sont
retournés (tous
les deux) dans le mouvement de symétrie par rapport au plan P, la vis 101 peut
encore être
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introduite à travers la section rattachée 201 et celle-ci vissée au tube de
base 20 ou 21
correspondant.
[0049] Les deux manières de positionner la vis 101 ont pour effet l'une vis-à-
vis de l'autre
de modifier la distance A (visible en figure 5) entre une cote de référence CR
du tube de
base 20, 21 et l'extrémité de la section rattachée 201. La cote de référence
CR est
représentée comme l'extrémité de la partie du tube de base 20, 21 large et
creuse et ayant
un rôle structurel sur la majeure partie du tube, avant son prolongement
aplati dans lequel
est ménagé l'alésage pour le roulement à billes 102.
[0050] Ces particularités sont observées en figures 8 et 9 où l'on retrouve la
vis 101 (dont
la tête et la tige filetée sont visibles, la tête portant une prise pour une
clé à six pans), le
roulement à billes 102, l'entretoise 103 et l'écrou 104. Les chanfreins
périphérique de
l'entretoise 103, sur sa surface oblongue à l'opposé de la surface annulaire,
et de l'écrou
104 sur une de ses faces sont de plus visibles en figure 8. On observe de plus
en figure 9
sur l'entretoise 103, entre ses deux sections, un congé raccordant la surface
annulaire à la
surface en retrait l'entourant sur la moitié de sa circonférence, décalée le
long de l'axe de
l'alésage. Ces chanfreins et ce congé sont aussi visibles en coupe en figure
5.
[0051] Les figures 10 et 11 montrent les deux manières de monter un hauban 22
ou 23 et
le tube de base 20 ou 21 correspondant. En fonction de l'orientation dans
laquelle l'écrou
104 et l'entretoise 103 ont été insérées dans le refouillement associé, l'axe
de roue arrière
défini par les alésages 33, 34 est plus ou moins éloigné de l'axe de pivot
principal 31,
raccourcissant ou allongeant alors la longueur utile des tubes de base 20, 21.
Dans le
montage de la figure 10, la tige de la vis 101 est plus proche des alésages
33, 34 que dans
le montage de la figure 11, et la distance A' entre l'extrémité de la section
rattachée 201 du
hauban 22, 23 et la cote de référence CR est plus courte que la distance
correspondante A
observée dans le montage des figures 5 et 11.
[0052] Alternativement, les refouillements oblongs pourraient être ménagés sur
le tube de
base 20, 21, et les pièces oblongues pourraient être insérées dans ce tube de
base 20, 21
pour définir les deux montages.
[0053] Selon une autre alternative, les formes oblongues pourraient être
remplacées par
toute forme non régulière autour de l'axe de la vis, pouvant être positionnée
avec deux
indexations angulaires distinctes autour de l'axe imposant deux décalages
longitudinaux
différents du tube de base 20, 21 et de la section rattachée 101.
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[0054] Grâce à ces principes, il est aisé, à partir d'un VTT équipé de roues
d'un certain
diamètre, par exemple 27,5 pouces, de démonter les roues,
- démonter la fourche et la potence, démonter la partie inférieure du jeu de
direction,
supprimer la bague 3, insérer la partie inférieur du jeu de direction
directement dans le tube
de direction,
- démonter les axes arrière 35, 36 et modifier l'orientation des pièces
oblongues 103 et 104
en sorte d'allonger la cote A,
- remonter les axes arrière 35 et 36, remonter la potence et la fourche avec
la bague 3, et
placer des roues plus larges, par exemple de 29 pouces.
[0055] Inversement, à partir de roues de 29 pouces, en démontant les éléments
et en les
remontant en ajoutant la bague 3 et en raccourcissant la cote A, on peut
remettre des roues
de 27,5 pouces.
[0056] Ces modifications peuvent être rapidement menées entre deux courses.
[0057] Il est aussi possible de retirer la bague 3, mettre une roue de 29
pouces à l'avant,
et de raccourcir la cote A et de mettre une roue de 27,5 pouces à l'arrière.
[0058] Ces montages s'appliquent autant à un VTT électrique qu'à un VTT non
électrique.
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