FR2942744A1 - Rayon pour une roue de cycle - Google Patents

Abstract

Rayon pour roue de cycle (1) dont une première extrémité comporte une première tête d'accrochage (8) à une jante (2) de roue et une deuxième extrémité comporte une deuxième tête d'accrochage (9) à un moyeu central (3) de roue, ledit rayon ayant une forme tubulaire creuse ; un fil (20) étant placé à l'intérieur dudit rayon entre lesdites première (8) et deuxième têtes (9) d'accrochage. Le rayon comprend un corps principal (7) creux en matériau composite et le fil (20) est constitué par un faisceau de fibres sèches ou faiblement imprégnées. Le fil n'est pas solidaire des parois interne dudit corps principal (7). La longueur du fil (20) peut être ajustée à la longueur dudit corps principal (7), de façon à ce que le fil soit tendu à l'intérieur du rayon, ou bien surdimensionnée, de façon à ce que la portion du fil qui parcourt le corps principal (7) est plus longue que la longueur dudit corps. Dans ce dernier cas, le fil (20) n'est pas en tension.

Description

Rayon pour une roue de cycle

L'invention concerne un rayon ou un bâton pour une roue, notamment pour une roue de cycle. L'invention concerne également une roue ayant au moins un tel rayon ou un tel bâton, ainsi qu'un engin de roulage, notamment un cycle, équipé d'au moins une telle roue. La roue existe depuis la nuit des temps. Les premières roues étaient pleines. Une première amélioration a consisté à construire des roues à bâtons qui étaient plus légères. Ces bâtons étaient sollicités en compression et flexion par une jante. Puis la roue a été cerclée par un anneau métallique et les bâtons ont été précontraints en compression. La demande de brevet CH 91759 décrit un tel mode de construction. L'invention de la roue à rayons à fils en tension remonte vers l'année 1866, elle est attribuée à Eugène Meyer. Cette invention a permis de construire des roues en diminuant considérablement la section des rayons, d'où un gain de poids très important. Egalement il est devenu possible d'augmenter le diamètre des roues, et donc d'augmenter leur développement comme cela a été le cas avec les grands bis en acier dont le pédalier était en prise directe sur la roue motrice. Par la suite les termes rayons en traction / en tension seront utilisés indifféremment pour une tension positive des rayons. De façon classique une roue à rayons actuelle comprend une jante périphérique qui est prévue pour recevoir un pneumatique, un moyeu central et des rayons de liaison entre la jante et le moyeu. Le nombre des rayons est variable selon le type de roues, il varie généralement entre douze et quarante. En règle générale les rayons sont répartis selon deux nappes qui relient la jante à une extrémité du moyeu. Les rayons de chacune des nappes forment un angle avec le plan médian de la jante qu'on a coutume d'appeler l'angle de parapluie. Les rayons relient structurellement la jante et le moyeu, ce qui permet de donner à la roue une bonne rigidité et une bonne résistance aux efforts. Les charges externes auxquelles une roue est soumise lors de son utilisation peuvent être décomposées en un effort radial dirigé selon le plan médian de la jante, un effort latéral dirigé perpendiculairement à ce plan, un effort moteur ou inversement un effort de freinage tangent au cercle de la roue qui correspond à la transmission d'un couple entre le moyeu et la jante.

Il existe actuellement d'autres constructions de roues que les roues à rayons en tension. On connaît par exemple les roues pleines ou des roues dites à bâtons qui sont réalisées en matériau composite et qui sont utilisées principalement pour leurs propriétés aérodynamiques. Les demandes de brevet WO 2004/033231 et FR 2701899 décrivent de telles roues. Il existe aussi des roues moulées réalisées en alliage léger (aluminium, magnésium ou titane). De telles roues sont par exemple connues des demandes de brevet EP 1016552 et WO 2004/108515. Dans le cas des roues dites à bâtons en matériau composite, ou alliage moulé, les bâtons sont en nombre réduit de l'ordre de trois à cinq rayons bâtons par roue. En effet ces rayons qui doivent résister à des efforts de compression ont des sections beaucoup plus importantes que les rayons communs usuels pour éviter le flambage, et leurs dimensions elles-mêmes empêchent toute prévision de nombre plus important de bâtons. Toutefois parmi ces différents modes de construction d'une roue, c'est encore la roue à rayons en tension qui est considérée comme donnant le meilleur compromis entre la légèreté 5 et la résistance pourvu qu'elle soit bien construite et bien ajustée. Les roues à rayons en tension, si elles donnent de bons résultats peuvent présenter quelques inconvénients. En premier lieu la tension des rayons induit des contraintes de compression dans le corps de la jante. On estime que pour une roue de vélo de route à 36 rayons, chacun des 10 rayons étant tendu à 1000 Newtons, l'effort de compression résultant au niveau du corps de la jante est de 5730 Newtons, ce qui induit une contrainte de compression de 88 MPa, qui représente pour un matériau usuel de jante (alu 6106 par exemple) déjà 40% du potentiel de résistance intrinsèque de matériau (220 MPa). Autrement dit cette compression induite affaiblit déjà considérablement la jante. 15 Par ailleurs, pour une jante de 622 mm de diamètre, cet effort de compression conduit à une réduction de la développée de la jante pouvant atteindre 2,5mm, ce qui, naturellement peut avoir une incidence sur la liaison entre la jante et le pneu et peut conduire à des déjantages intempestifs et des accidents. En second lieu, la tension des rayons s'exerce de façon locale sur la jante. Chaque rayon 20 induit par sa tension un effort de cisaillement local au niveau de sa zone d'accrochage ainsi qu'un moment de flexion variable entre chaque trou de rayon. Le moment de flexion conduit à une déformation polygonale de la jante, appelée couramment "saut", avec un voile local au niveau de chaque zone d'accrochage de rayon. Enfin, on a remarqué que la durée de vie d'une roue, c'est-à-dire de chacun de ses 25 composants est sensiblement inversement proportionnelle à la tension des rayons. Au cours de la rotation de la roue chaque rayon est soumis à un cycle de chargement et déchargement et chaque rayon soumet localement la jante à un tel cycle de chargement et déchargement. Ces cycles répétés finissent par endommager le rayon, le moyeu ou la jante et ceci d'autant plus rapidement que la tension dans le rayon est élevée. 30 Pour combiner les avantages des roues à rayons tendus et ceux des roues à bâton, la demanderesse a développé un nouveau concept de roue (FR 2900869 et WO 2007/135260) qui est du type à rayons comprenant une jante périphérique, un moyeu central et des rayons de liaison individuels entre la jante et le moyeu, par le fait que à l'état libre les rayons sont montés sans tension, ni compression entre la jante et le moyeu et en ce que chaque rayon peut 35 supporter une charge de compression d'au moins 60 daN sans flamber. Par ailleurs la roue comporte un nombre de rayons supérieur aux roues à bâtons et comporte par exemple un nombre de rayons supérieurs à dix. Une telle construction a l'avantage de réduire, à l'état libre, toutes les contraintes à l'intérieur des rayons de la jante, à zéro. I)e ce fait les rayons sont prévus pour pouvoir résister à un effort de compression important, sans flamber, de façon à pouvoir résister aux efforts s'exerçant dans la roue en cours d'utilisation. Une telle construction va à l'encontre des idées reçues concernant la construction de roues qui supposent que, à l'état libre, c'est-à-dire non chargé, de la roue, soit les rayons sont précontraints par la jante et ont alors de fortes sections pour pouvoir résister aux efforts de compression, soit les rayons sont prétendus et précontraignent alors la jante. Dans une telle roue, on supprime toute (ou quasiment toute) contrainte à l'intérieur de la roue (jante, rayons) à l'état libre, permet d'augmenter sensiblement la résistance globale d'une telle roue. Par ailleurs une telle roue présente les avantages suivants : - la roue n'a plus du tout de tension, la rupture d'un rayon n'induit plus de voile comme dans une roue à rayons tendus ou comprimés, - la roue n'a plus de contraintes résiduelles, elle est donc moins sollicitée et peut donc être allégée, - les rayons et leurs extrémités sont beaucoup moins sollicités en traction et sont donc plus résistants de même que la jante et le moyeu, - la roue est plus résistante à la fatigue (moins de contrainte), - la roue ne présente plus du tout d'effet polygonal, ni de voile induit, - si un rayon est cassé, on peut le remplacer en enlevant l'ancien et en fixant un rayon directement sur la roue sans montage particulier.

Par ailleurs, contrairement à une roue à quelques bâtons, dont le nombre est inférieur à six en principe, la rigidité latérale est quasiment constante, ce qui n'est pas vrai sur les roues à trois bâtons par exemple, et la rigidité frontale n'est pas trop élevée et quasi-constante, ce qui procure au cycliste une roue confortable par rapport aux chocs frontaux dus aux irrégularités de la route.

Dans une des mises en oeuvre du nouveau concept de roue on choisit d'utiliser des rayons tubulaires creux. Ainsi, ayant un diamètre extérieur plus important, on augmente la résistance au flambage, à la compression sans en augmenter le poids. Bien entendu, l'utilisation des rayons tubulaires, ne se limite pas au nouveau concept de roue décrit plus haut. En effet, il existe des roues dont les bâtons ne travaillent qu'en compression et des roues dont les rayons ne travaillent qu'en tension, qui utilisent des rayons, ou des bâtons tubulaires creux. La demanderesse a notamment développé un rayon en matériau composite de section tubulaire creux ayant pour avantage d'améliorer l'assemblage du corps principal et les embouts de ce rayon tout en gardant un excellent compromis légèreté / résistance mécanique (EP 1892120). Dans la suite de l'exposé on ne parlera plus que de rayons tubulaires, que ceux-ci soient prévus et dimensionnés pour travailler en tension, en compression ou en tension et compression.

Un des inconvénients des rayons tubulaires intervient en cas de chocs destructifs sur un rayon. De tels chocs peuvent se produire en cours d'utilisation à l'occasion d'une chute ou d'une collision, mais également au cours de tests destructifs menés par les différents organismes de normalisation et d'organismes de tests.

Si un rayon se casse, des portions, par exemple des tronçons, de ces derniers vont être libérés, lesquelles portions peuvent interférer avec le fonctionnement du vélo. En d'autres termes, si un seul rayon se brise, et que ce dernier reste à sa place, la roue peut continuer à fonctionner, au moins jusqu'à l'arrêt normal du vélo. En revanche, si des portions du rayon cassé viennent se coincer entre la roue et le cadre, les freins, ou un autre élément du vélo, l'obstruction de mouvement ainsi réalisée risque d'occasionner la chute brutale du cycliste. L'éjection de portions de rayon brisé en direction du cycliste peut également être à l'origine de blessure. Compte-tenu de cet état de la technique, il existe un besoin pour un rayon qui est amélioré en ce qu'en cas de choc les portions du rayon cassé ne puissent pas gêner le fonctionnement normal de la roue, au moins pendant le temps nécessaire à un arrêt normal et progressif du vélo. Ces buts et d'autres buts qui apparaîtront au cours de la description qui va suivre sont résolus par le rayon selon l'invention. Dans le rayon pour roue de cycle selon l'invention, une première extrémité comporte une première tête d'accrochage à une jante de roue et une deuxième extrémité comporte une deuxième tête d'accrochage à un moyeu central de roue, le rayon a d'autre part une forme tubulaire creuse et un fil est placé à l'intérieur dudit rayon entre lesdites première et deuxième têtes d'accrochage. De préférence, le fil n'est pas solidaire des parois interne dudit corps principal. La longueur du fil peut être ajustée à la longueur dudit corps principal, de façon à ce que le fil soit tendu à l'intérieur du rayon, ou bien en sur-longueur, de façon à ce que la portion du fil qui parcourt le corps principal soit plus longue que la longueur dudit corps. Dans ce dernier cas, le fil n'est pas en tension. Les buts de l'invention sont également atteints par la fabrication d'un rayon pour roue de cycle et d'une roue comportant les étapes suivantes : réalisation d'un corps principal creux; mise en place d'un fil traversant de part en part à l'intérieur dudit corps creux et fixation du rayon à la roue. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention le corps principal est réalisé par stratification d'un matériau composite comprenant une pluralité de fibres noyées dans une matrice thermodurcissable et le fil comprend un faisceau de fibres sèches ou faiblement imprégnées. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le fil est un fil métallique, par exemple en acier, alu ou titane.

Le fil n'est pas solidaire des parois du corps creux. Ainsi, en cas de bris de ce dernier le fil peut rester intact et il maintient les parties brisées du rayon en place. Les risques de blessures par les pièces cassées sont donc considérablement limités, notamment les blessures causées par l'éjection de parties de rayon cassées ou encore de chute du cycliste sur ces mêmes parties. De toute façon l'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques de celle-ci seront mises en évidence à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé, représentant à titre d'exemples non limitatifs, quelques modes de réalisation et dans lequel : - la figure 1 est une vue en perspective d'une roue incorporant un rayon selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue d'un rayon selon le premier mode de réalisation de l'invention, la figure 3 est à échelle agrandie une vue de détail du montage du rayon de la figure 2 au niveau de la jante, la figure 4 est une vue du montage du rayon de la figure 2 au niveau du moyeu, la figure 5 est une vue d'un rayon selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 6 est une vue de détail du deuxième mode de réalisation, - la figure 7 est une vue d'une roue selon un troisième mode de réalisation de l'invention, la figure 8 est à échelle agrandie une vue de détail du montage du rayon de la figure 7 au niveau du moyeu, - la figure 9 est à échelle agrandie une vue de détail du montage du rayon de la figure 7 au niveau de la jante. La figure 1 montre une roue 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention. Elle est constituée par une jante 2, un moyeu 3 et d'une pluralité de rayons. Dans l'exemple décrit ici, il s'agit d'une roue arrière comportant un corps de roue libre 4. La pluralité de rayons comprend des rayons plats 5 disposés dans la nappe côté roue libre et des rayons tubulaires 6 placés dans la nappe située du côté opposé à la roue libre. La figure 2 représente la structure d'un rayon tubulaire 6 selon un premier mode de construction. Le rayon représenté comprend un corps principal 7 longiligne prolongé à chacune de ses extrémités par une tête d'accrochage, 8 et 9. La structure du rayon 6 lui permet de supporter une sollicitation en traction et aussi une sollicitation en compression. Notamment il est prévu pour supporter une sollicitation en traction supérieure à celle d'un rayon conventionnel (2800 N), et il présente une résistance au flambage supérieure à 150 Newtons et en l'occurrence supérieure à 400 N. Selon le mode de réalisation illustré, le corps 7 du rayon est formé par un tube cylindrique creux de section circulaire. On peut également prévoir un rayon de section non-circulaire. L'avantage d'un rayon tubulaire est son rapport résistance au flambage / poids. Le tube est réalisé en tout matériau approprié métallique ou composite. De façon avantageuse le tube est réalisé en fibres de carbone noyées dans une matrice de résine. Toute résine appropriée convient, par exemple une résine époxy ou polyester. Par exemple on réalise un tube par extrusion de fibres de carbone pultrudées dont on découpe ensuite des portions à la longueur voulue. Le carbone a un module d'élasticité élevé et une densité faible comparé à un alliage métallique comme un acier inoxydable ou un alliage d'aluminium ou de magnésium. Sous sa forme composite (module de flexion très élevé), il est très rigide en traction / compression et donc flexion et est par ailleurs très léger, ce qui lui assure une bonne résistance au flambage.

Pour améliorer la résistance du rayon au flambage la section du corps 7 a des dimensions importantes comparées à celles d'un rayon traditionnel. A titre indicatif, le tube qui forme le corps a un diamètre de 4 millimètres, et une épaisseur de paroi comprise entre 5/10 et 1 millimètre. Comparativement, un rayon traditionnel en inox a un diamètre de fil inférieur ou égal à 2 millimètres (en général diamètre compris entre 1,2 et 2,3 mm). Un tel rayon en forme de poutre creuse a une rigidité en flexion bien supérieure à celle d'un rayon plein normal à section équivalente. Vers chacune de ses extrémités le corps 7 du rayon est prolongé par une tête d'accrochage 8, 9. Selon le mode de réalisation représenté, les têtes 8 et 9 sont formées par deux embouts rapportés dans le prolongement du corps. Les extrémités du corps 7 sont emmanchées dans les embouts 10, 11 et assemblées sans jeu par tout moyen approprié, notamment par collage, par goupillage, vissage ou toute autre technique. Le mode d'assemblage par emmanchement et collage donne une bonne résistance en traction et en compression de la liaison entre le corps et ses embouts. Aussi, le diamètre important du corps de rayon permet de réaliser un assemblage résistant par collage du fait de la circonférence importante du tube et donc de la surface de collage importante à section équivalente. Le premier embout 10 est prévu pour être accroché à la jante, tandis que le deuxième embout 11 est prévu pour être accroché au moyeu 3. De plus, sur la longueur du rayon, il existe un dispositif de mise en tension du rayon, de préférence un dispositif micrométrique. Comme on peut le voir à la figure 4, le deuxième embout 11 présente une section élargie 12 qui est prévue pour être encastrée et retenue à l'intérieur d'un logement 13 usiné dans le moyeu 3. Le deuxième embout 11 comporte en outre un filetage 14 au-dessus de cette section élargie. Comme on peut le voir à la figure 3, le premier embout 10 a une extrémité filetée 15 qui est prévue pour être vissée dans un oeillet 16 de la jante 2. L'oeillet 16 a une forme de cheminée qui est taraudée sur l'intérieur, ainsi que cela est décrit par exemple dans la demande de brevet EP 818 328. Sa tension de repos est réglée à l'aide du premier embout 10 qui est vissé plus ou moins profondément dans l'oeillet 16 de la jante modulant ainsi la tension initiale du rayon. Naturellement, tout autre moyen de liaison approprié pourrait également convenir.

Pour permettre aux rayons de passer de la traction à la compression sans dérobade par détente ou flambage, il est prévu un dispositif de neutralisation des jeux mécaniques de liaison entre les embouts, la jante et le moyeu. Selon le mode de réalisation illustrée, ce dispositif comprend du côté de la tête 8 un premier contre-écrou 17 apte à coopérer avec l'extrémité filetée 15, et du côté de la tête 9 un deuxième contre-écrou 18 apte à coopérer avec le filetage 14. Ces deux contre-écrous 17, 18 sont vissés sur l'extérieur des embouts 8 et 9, ils sont serrés d'un côté contre le moyeu et de l'autre contre la jante Ainsi ils assurent une neutralisation du jeu de liaison qui pourrait exister entre eux, la tête 8 du rayon 6 et son oeillet 16, ou entre la tête 9 et son logement 13.

L'assemblage est opéré de la façon suivante, le rayon 6 est assemblé au moyeu à l'aide de la tête 9, sa tension est ajustée à l'aide de la tête 8, puis les jeux de fonctionnement éventuels sont neutralisés à l'aide des écrous 17 et 18, qui sont serrés respectivement contre la jante et le moyeu. Ces contre-écrous améliorent également les conditions d'encastrement des extrémités du rayon et contribuent à élever sa charge de compression admissible avant flambage. Le rayon 6 peut ainsi supporter indifféremment une charge en traction ou une charge en compression sans détente ni flambage, et assurer une liaison permanente entre le moyeu et la jante sous une tension moins élevée. Le rayon tubulaire 6, comprend, en outre, un fil 20 inclus dans le corps principal. Le fil 20 n'est pas solidaire des parois du tube. Il est retenu à l'intérieur du corps principal 7 du rayon par coincement et collage entre les surfaces extérieures du corps principal et les embouts 10 et 11. Il peut s'agir d'un fil mono toron ou bien d'un fil comportant plusieurs fibres (tressé ou fibres parallèles). Dans l'exemple décrit, le fil est réalisé par un faisceau de fibres d'aramides (poly-para-phénylène-téréphtalamide ou kevlar'M) non tressées. Pour faciliter la manipulation du fil lors de la mise en place de celui-ci, on pourra faiblement imprégner le fil d'une résine. Il est important de noter que l'imprégnation des fibres doit être faible pour éviter tout risque de solidarisation du fil avec les parois intérieures du corps principal. Bien entendu, on pourra utiliser tout matériau adéquat pour la réalisation du fil. On pourra par exemple utiliser du polyéthylène (DynemaFM), du polyester, du polyamide, de l'aramide mais également des fibres PBO, des fibres minérales (verre, carbone) ou encore du métal. On pourra choisir de réaliser le fil dans une matière métallique telle que l'acier (corde à piano), Palu ou le titane.

Comme on peut le voir à la figure 2, lorsque le fil 20 est en place dans le corps principal, la longueur de la portion de celui-ci qui parcourt le corps est légèrement excédentaire par rapport à la longueur du corps. En cas de choc, si une portion du corps principal est sélectionnée, ce dernier verra sa longueur augmenter sans qu'il n'y ait de contrainte exercée sur le fil qui utilisera sa longueur excédentaire.

La figure 5 montre un deuxième mode de réalisation de l'invention. Le rayon tubulaire 6 est prévu pour être monté dans une roue telle que montrée à la figure 1. Les détails de l'assemblage du rayon au moyeu et à la jante ne seront pas repris ici. La figure 5 est une vue éclatée du rayon 6 illustrant l'assemblage de ses différents composants.

Le corps principal 7 est réalisé en matériau composite, par exemple avec des fibres de carbone noyées dans une matrice en résine. Dans ce mode de réalisation, les têtes d'accrochage sont également constituées par des embouts collés aux deux extrémités du corps tubulaire. Deux bouchons 21 sont placés à chacune des extrémités à l'intérieur du corps principal 7. Ces bouchons 21 peuvent être réalisés par exemple en matière plastique ou dans tout autre matériau compatible. Les bouchons 21 sont traversés par un canal longitudinal 22 de diamètre suffisant pour le passage du fil 20. Le fil 20 parcourt le premier bouchon 21, le corps principal 7 et le deuxième bouchon 22.

Des moyens de blocage du fil 20 sont prévus aux extrémités du rayon. Dans l'exemple décrit, ils prennent la forme de noeuds d'arrêt 23 comme représenté à la figure 6. D'autres sortes de moyens de blocage peuvent également être prévues à la place du noeud d'arrêt, comme par exemple des fentes auto-coinçantes. On pourra choisir de mettre le fil 20 en tension entre les deux noeuds d'arrêt de façon que, outre sa fonction principale, le fil 20 assure également la fonction de maintenir les deux bouchons 21 en place dans le corps principal. On pourra également choisir de donner au fil présent dans le corps principal 7 une longueur supérieure à celle du corps. On notera d'autre part que les bouchons 21 assurent également un soutien des parois d'extrémité du corps principal 7 pour un meilleur collage des embouts 10, 11. Les figures 7, 8 et 9 illustrent un troisième mode de réalisation de l'invention. La roue 25 représentée à la figure 7 est une roue avant. Elle comprend de façon classique une jante périphérique 2, un moyeu central 3 et des rayons 6 de liaison entre la jante 2 et le moyeu 3. Les rayons 6 sont répartis en deux nappes, chaque nappe de rayons étant accrochée à une extrémité du moyeu 3 et s'étendant de ladite extrémité du moyeu vers la jante 2. Les rayons 6 sont accrochés alternativement sur la jante et répartis régulièrement selon la périphérie de celle-ci. Ils peuvent également être répartis sur les différentes nappes selon des groupes déterminés, de façon connue en soi sur les roues à rayons tendus, comme décrit, par exemple, dans le brevet US 6,145,938.

La jante 2 est de tout type approprié, et présente par exemple, comme montré à la figure 9, une structure métallique creuse en caisson avec un pont supérieur 26, présentant un canal de réception d'un boyau à sa périphérie, un pont inférieur 27 présentant des cheminées 28 d'accrochage des rayons et deux parois latérales 29 reliant les deux ponts. Les cheminées 28 peuvent être obtenues par fluoperçage comme décrit dans le brevet FR 2 750 913. Dans l'exemple représenté, le caisson est par ailleurs renforcé dans chaque coin par un cerclage en carbone 30 tel que décrit dans la demande de brevet FR 2 881 682. Bien entendu toute autre forme de jante peut convenir, la jante peut notamment avoir un seul pont, un canal de réception de forme différente et pouvant notamment être prévu pour recevoir un pneu. Les rayons 6 sont, à l'état libre (i.e. sans charge de la roue), montés sans tension, ni compression entre la jante 2 et le moyeu 3 et chaque rayon peut supporter une charge de compression d'au moins 60 daN. Chaque rayon 6 comporte comme montré sur les figures 8 et 9 un corps principal 7 longiligne définissant pour chaque rayon une direction longitudinale L et comportant deux têtes d'accrochage. Par ailleurs, le corps principal 7 de chaque rayon est un corps tubulaire, ayant par exemple une section circulaire ou elliptique, en un matériau ayant de hautes caractéristiques de résistance et notamment en carbone pultrudé. Selon un exemple de réalisation, le corps principal 7 est fait à partir de fibres de carbone pultrudées courantes HR (haute résistance) et d'une matrice en résine époxy ayant un module global de 115 Gpa. Chaque rayon 6 a un diamètre extérieur D supérieur à 4,8 mm, (et par exemple 5,5 mm et un diamètre intérieur d, inférieur à 15 mm (et par exemple 4,1 mm) avec une épaisseur de paroi de 0,7 mm, cette épaisseur de paroi pouvant être diminuée en cas de rayon creux (tubulaire). Des valeurs différentes peuvent également être obtenues en fonction des matériaux et par exemple si on utilise des fibres carbones HM (haut module) ayant un module supérieur à 200 GPa. En pratique les rayons adaptés à un tel type de roue seront choisis de façon que leurs caractéristiques EI soient supérieures à 106 Nmm2, pour un rayon de longueur normale (ce qui équivaudrait en fait à la valeur EI d'un rayon en acier de 3,2 mm de diamètre et donc beaucoup trop lourd pour une utilisation dans une roue, de tels rayons aciers ayant généralement un diamètre de 2 mm). De telles dimensions ont été obtenues par le calcul et vérifiées par des essais pratiques, de façon à concilier deux exigences contradictoires qui sont celles d'une part d'avoir un moment quadratique de flexion I des rayons le plus grand possible, pour résister aux efforts de compression élevés s'exerçant alternativement sur chaque rayon, en cours d'utilisation de la roue, du fait que ces rayons ne sont pas initialement prétendus (la tension s'opposant à la charge de compression), et limiter au maximum le risque de flambage et, d'autre part, de réduire le plus possible la masse des rayons de façon à ne pas augmenter, voir réduire la masse de la roue. Afin de garantir le montage sans charge, i.e. sans tension, ni compression de chaque rayon 6, il est prévu par ailleurs que la roue comporte un dispositif de liaison sans jeu, ou liaison bilatérale, d'au moins une extrémité de chaque rayon 40, 50 à la jante ou au moyeu. Ce dispositif de liaison et le montage des rayons vont être expliqués dans ce qui suit en référence aux figures 7, 8 et 9. Dans ce mode de réalisation, les têtes d'accrochage assurant la fixation du rayon à la jante, d'une part, et au moyeu, d'autre part, sont constituées par les deux extrémités du corps principal 7 du rayon lui-même, lesquelles sont directement collées à la jante 2 ou au moyeu 3. Tout d'abord, le moyeu 3 comporte un corps cylindrique monté rotatif au moyen de roulements sur un arbre, destiné à recevoir l'axe de rotation de la roue, et deux extrémités pour l'accrochage des rayons. Chaque extrémité a généralement la forme d'un disque ou collerette s'étendant radialement à partir du corps cylindrique. Sur chacune de ces collerettes sont réalisés des puits 31 de forme générale cylindrique et s'étendant selon une direction sensiblement tangente T, au moyeu au niveau de ladite extrémité ou collerette. Ces puits 31 ont un diamètre intérieur correspondant sensiblement au diamètre extérieur D des rayons 6 et sont destinés à recevoir ces derniers. Par ailleurs, chaque puits 31 a une longueur 1 d'environ 10 à 15 mm de façon à faciliter le montage et par la suite l'accrochage des rayons 6. Comme le montrent particulièrement les figures 7 et 8, les puits 31 sont appairés et orientés selon des directions sensiblement opposées pour le montage appairé de deux rayons adjacents au niveau de chaque extrémité du moyeu. En fait, l'angle entre les deux rayons fait dans l'exemple décrit un angle compris entre 90° et 150°. Dans l'exemple représenté, chaque extrémité ou collerette du moyeu 3 comporte cinq paires de puits 31 répartis régulièrement le long de la périphérie du moyeu. Comme le montre la figure 9, chaque rayon 6 est directement fixé par collage à 20 l'intérieur d'une des cheminées 28 ménagée dans le pont inférieur 27 de la jante. On notera que le rayon s'appuie sur un épaulement ménagé au fond de la cheminée 28. Le montage sans jeu de chaque rayon 6 s'obtient par collage d'une part de ses extrémités au niveau du moyeu et collage de son autre extrémité à la jante. Tout d'abord, les rayons 6 sont préparés en coupant les tubes en fibre de carbone 25 pultrudé dont ils sont formés, à la longueur souhaitée. Ensuite, les fils 20 sont préparés à la longueur désirée, cette longueur étant nécessairement au moins aussi longue que la longueur du corps principal 7 du rayon 6. Le fil 20 est fixé à l'extrémité du rayon 6 prévue pour être fixée au moyeu 3 par l'intermédiaire d'un bouchon 21. Dans l'exemple représenté le bouchon 21 est ajusté et collé à l'intérieur de 30 l'extrémité du corps principal 7, la première extrémité du fil étant coincée et collée entre la paroi interne du corps principal 7 et la surface latérale du bouchon 21. Le fil 20 parcourt la totalité de l'intérieur du corps principal 7 sans être solidaire des parois internes de ce dernier si on excepte l'extrémité. La deuxième extrémité du fil 20 ressort du corps principal au niveau de l'extrémité du rayon 6 prévue pour être fixée dans la jante et elle est repliée contre 35 la paroi extérieure du corps principal 7. On notera que ce collage du bouchon 21 est effectué après dégraissage préalable des surfaces pour un collage optimum. Ce collage pourra également être amélioré en prévoyant un état de surface approprié (par exemple rugosité, rainures) à l'intérieur du corps principal, afin d'améliorer la retenue de la colle.

L'extrémité de chaque rayon est ensuite introduite dans un puits 31 associé du moyeu 3 en plaçant un joint d'étanchéité, par exemple torique 32, sur le rayon au niveau de la sortie du puits associé 31 (cf. figure 8). On place ensuite la jante 2 autour du sous-ensemble préassemblé constitué par le moyeu 3 et les rayons 6, ces rayons étant rétractés à l'intérieur de puits 31 de façon à permettre le positionnement correct de la jante autour dudit sous-ensemble, puis l'introduction et le collage de chaque embout du rayon 6 dans une cheminée 28 de la jante. Chaque puits 31 constitue donc un moyen de rétractation des rayons avant montage final ainsi que de guidage et de coulissement desdits rayons pendant le montage. L'ensemble est mis en place sur un montage approprié pour garantir une parfaite géométrie de la roue et notamment la perpendicularité de l'axe du moyeu par rapport au plan de la jante et le centrage, et le saut dudit moyeu par rapport à la jante. Lors du collage du rayon dans la cheminée associée 28, on doit s'assurer que l'extrémité repliée du fil se trouve coincée et collée entre la paroi extérieure du corps et la paroi intérieure de la cheminée. Dans ce cas, le fil est directement solidaire de la jante 2. On réalise ensuite le collage de l'autre extrémité de chaque rayon 6 dans le puits 31 de moyeu associé, le joint 32 permettant de garantir l'étanchéité au moment du collage. Comme le montre la figure 8, chaque puits 31, présente un évidement cylindrique 33 de diamètre supérieur à celui du rayon et qui fermé à une extrémité par un épaulement 34 dont le diamètre est ajusté (jeu de l'ordre de 1/100° mm) à celui du rayon 6 et qui débouche à l'autre extrémité au niveau du joint torique 32. La colle est logée à l'intérieur de l'évidement avant le montage de chaque rayon. Le faible jeu au niveau de l'épaulement 34 permet une certaine fuite d'air lors de l'injection de colle, mais permet également de retenir la colle. La colle est introduite, après positionnement des rayons et fixation de ceux-ci au niveau de la jante, à l'aide d'un trou 35, par exemple de forme conique, ménagé radialement dans chaque puits 31, avant l'épaulement 34, par exemple à l'aide d'une aiguille. Afin de garantir un bon collage il peut être souhaitable d'introduire la colle avant la fixation des rayons à la jante et de faire pivoter chaque rayon dans son logement de façon à bien mouiller l'interface de collage au niveau du moyeu et du rayon.

On laisse ensuite polymériser la colle à température ambiante, cette solution étant préférée dans le cas où la jante est en matériau différent (par exemple métallique) par rapport aux rayons, de façon à ne pas induire de dilatation thermique des matériaux, ou en étuve à une température de l'ordre de 80°C. Dès que la colle est polymérisée, on démonte la roue du montage. Dans le cas où on a laissé polymériser à température ambiante, on peut éventuellement réaliser une cuisson supplémentaire pour garantir un collage parfait. La colle est par exemple une résine époxy bi-composant. L'invention ne se limite pas aux quelques exemples décrits ici à titre d'exemple.

NOMENCLATURE 1- roue 2- jante 3- moyeu 4- corps de roue libre 5- rayons plats 6- rayons tubulaires 7- corps principal 8- première tête d'accrochage 9- deuxième tête d'accrochage 10- premier embout 11- deuxième embout 12- section élargie 13- logement 14- filetage 15- extrémité filetée 16- oeillet 17- premier contre-écrou 18- deuxième contre-écrou 20- fil 21- bouchon 22- canal 23- noeud 25- roue avant 26- pont supérieur 27- pont inférieur 29- paroi latérale 30- cerclage de carbone 31- puits 32- joint 33- évidement cylindrique 34- épaulement 35- trou35

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1- Rayon pour roue de cycle (1) dont une première extrémité comporte une première tête d'accrochage (8) à une jante (2) de roue et dont une deuxième extrémité comporte une deuxième tête d'accrochage (9) à un moyeu central (3) de roue, ledit rayon ayant une forme tubulaire creuse ; caractérisé en ce qu'un fil (20) est placé à l'intérieur dudit rayon entre lesdites première (8) et deuxième (9) têtes d'accrochage.
2. 2- Rayon selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit fil (20) est fixé auxdites première (8) et deuxième (9) tête d'accrochage.
3. 3- Rayon selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit rayon comprend un corps principal (7) creux en matériau composite.
4. 4- Rayon selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit fil (20) n'est pas solidaire des parois interne dudit corps principal (7).
5. 5- Rayon selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la longueur du fil 20 (20) est ajustée à la longueur dudit corps principal (7).
6. 6- Rayon selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la portion du fil (20) qui parcourt le corps principal (7) est plus longue que la longueur dudit corps. 25
7. 7- Rayon selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en que ledit fil (20) est constitué par un faisceau de fibres sèches ou faiblement imprégnées.
8. 8- Rayon selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit fil (20) est constitué par un fil métallique.
9. 9- Roue de cycle comportant au moins un rayon selon l'une des revendications 1 à 8.
10. 10- Méthode de fabrication d'un rayon pour roue de cycle comportant les étapes suivantes : 35 - réalisation d'un corps principal (7) creux, - mise en place d'un fil (20) traversant de part en part à l'intérieur dudit corps creux, - fixation du rayon à la roue. 30
11. 11- Méthode de fabrication selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit corps principal (7) est réalisé par stratification d'un matériau composite comprenant une pluralité de fibres noyées dans une matrice thermodurcissable et en ce que ledit fil (20) comprend un faisceau de fibres.5