L'invention est relative à une fourche de bicyclette du genre de celles qui comprennent une tte de fourche d'où partent deux fourreaux et, du côté opposé aux fourreaux, un pivot tubulaire comportant une partie basse cylindrique solidaire de la tte de fourche, et une partie haute cylindrique pour la fixation d'une potence.

On sait que, dans une bicyclette, le pivot de fourche est monté à rotation dans une douille du cadre de la bicyclette, généralement par l'intermédiaire de deux roulements prévus respectivement en bas et en haut de la douille. Le cycliste, en agissant sur un guidon fixé à l'extrémité de la potence, peut ainsi orienter la fourche, et la roue avant, dans une direction souhaitée.

La zone de liaison entre le pivot et la tte de fourche constitue un point névralgique, particulièrement sollicité mécaniquement.

L'invention a pour but, surtout, de procurer une fourche de bicyclette présentant, dans la zone de liaison de la tte de fourche et du pivot, une rigidité satisfaisante, et assurant une meilleure répartition des contraintes sur les roulements, notamment en partie basse du pivot, sans qu'il en résulte une augmentation sensible du poids de la fourche et de 1'ensemble de direction.

Selon l'invention, une fourche de bicyclette du genre défini précédemment est caractérisée par le fait que le diamètre extérieur de la partie basse cylindrique du pivot est supérieur au diamètre extérieur de la partie haute cylindrique de ce pivot, et qu'une zone de transition assure la liaison entre les deux parties de diamètres différents du pivot.

Cette solution permet de renforcer la zone de liaison entre la tte de fourche et le pivot, sans pour autant entraîner une augmentation de poids sensible car la partie haute du pivot conserve un diamètre extérieur réduit n'entraînant pas de modification sensible du poids de 1'ensemble du pivot et de la potence.

De préférence, la zone de transition du pivot présente une surface extérieure tronconique dont le diamètre extérieur diminue de la partie basse à la partie haute.

La fourche est avantageusement réalisée en matériau composite, de préférence d'une seule pièce avec le pivot également en matériau composite.

On désigne par 1'expression"matériau composite"un matériau constitué de fibres à haute résistance mécanique, notamment fibres de carbone ou de verre, noyées dans une matrice de résine. Les pièces fabriquées en un tel matériau sont généralement moulées.

En variante, le pivot peut tre réalisé en métal, notamment en alliage léger. La fourche peut également tre réalisée en métal.

Le pivot peut tre fabriqué séparément, puis tre assemblé à la tte de fourche.

De préférence, le diamètre de la partie haute du pivot est égal à un diamètre standard de pivot de bicyclette, en particulier 25,4 mm ou 28,6 mm. Le diamètre de la partie basse du pivot est supérieur d'au moins 5% (cinq pour cent), avantageusement d'au moins 12% (douze pour cent), au diamètre de la partie haute.

Le pivot peut présenter une cavité cylindrique à section circulaire dont le diamètre reste constant de bas en haut.

La surface extérieure de la zone de liaison entre le pivot et la tte de fourche comporte avantageusement une surface tronconique pour servir d'appui à une surface conjuguée d'une bague intérieure de roulement. Dans le cas d'une fourche et d'un pivot en matériau composite , les fibres du matériau composite sont continues dans la zone de liaison.

L'invention est également relative à un pivot de fourche de bicyclette comportant une partie basse cylindrique pour liaison avec une tte de fourche et une partie haute cylindrique pour la fixation d'une potence, caractérisé par le fait que le diamètre extérieur de la partie basse cylindrique du pivot est supérieur au diamètre extérieur de la partie haute cylindrique du pivot, et qu'une zone de transition assure la liaison entre les deux parties de diamètres différents.

Avantageusement, la zone de transition du pivot présente une surface extérieure tronconique, dont le diamètre diminue de bas en haut.

L'invention est également relative à une direction de bicyclette, en particulier une direction intégrée, comportant une fourche telle que définie précédemment.

Lorsque la direction de bicyclette comporte une fourche avec zone de liaison entre le pivot et la tte de fourche qui présente une surface extérieure tronconique, la direction comporte en partie basse de la douille de cadre, un roulement dont la bague intérieure présente une surface d'appui oblique conjuguée de la surface tronconique de la zone de liaison.

L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci- dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples de réalisation décrits en détail avec référence aux dessins annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. Sur ces dessins : Fig. 1 est une vue schématique en perspective d'une direction de bicyclette.

Fig. 2 est une demi-coupe verticale et une demi-vue en extérieur de la zone de liaison du pivot et de la tte de fourche selon l'invention, partiellement représentée.

Fig. 3 est une coupe verticale, avec parties arrachées, du pivot et de la tte de fourche ainsi que de la douille du cadre logeant le pivot.

Fig. 4 est une vue en perspective d'une coupe verticale de la fourche partiellement représentée et du pivot.

Fig. 5, enfin, est une coupe schématique verticale d'une variante de la zone de liaison entre pivot et tte de fourche.

En se reportant à Fig. 1 des dessins on peut voir une fourche de bicyclette 1 comprenant une tte de fourche 2 d'où partent deux fourreaux 3a, 3b partiellement représentés. De manière usuelle, chaque fourreau est muni à son extrémité inférieure (non visible) d'une patte pour la fixation de l'axe de la roue avant qui passe entre les fourreaux.

La fourche 1 comprend un pivot 4 tubulaire qui, comme visible sur les Figs. 3 et 4, comporte une partie basse 4a cylindrique à section circulaire, solidaire de la tte de fourche 2 et une partie haute 4b cylindrique à section circulaire pour la fixation d'une potence P. Le diamètre extérieur des parties 4a, 4b, est constant.

Les expressions"partie basse","partie haute","bas","haut", doivent bien entendu tre comprises comme s'appliquant à une bicyclette en position verticale de roulage.

La fourche 1 est montée à rotation dans une douille 5 du cadre C de bicyclette, généralement à l'aide d'un premier palier prévu en partie basse entre la douille 5 et le pivot 4 et d'un second palier (non représenté) prévu en partie haute de la douille 5. Dans 1'exemple illustré, le premier palier est formé par un roulement 6 schématiquement représenté.

Généralement, le deuxième palier est également formé par un roulement.

Les deux paliers peuvent cependant tre des paliers lisses.

La zone de liaison 7 entre la tte 2 de fourche et le pivot 4 constitue un point névralgique pour lequel on souhaite une répartition des

contraintes, aussi bonne que possible. La partie haute 4b du pivot par contre est soumise à des sollicitations moins fortes.

Le diamètre extérieur Da de la partie basse cylindrique 4a du pivot est supérieur au diamètre extérieur Db de la partie haute 4b du pivot. Ces deux diamètres différents Da, Db, sont prévus sur une seule et mme pièce, le pivot 4.

Une zone de transition 4c assure la liaison entre les deux parties 4a, 4b. Cette zone de transition 4c présente une surface extérieure tronconique dont le diamètre diminue de bas en haut. La zone 4c s'étend sur une longueur 1 relativement grande, en particulier supérieure à 5 cm.

Actuellement, deux diamètres extérieurs de pivot de fourche font office de standard dans le domaine du cyclisme. Un premier diamètre de 25,4 mm est généralement utilisé pour le cyclisme sur route, tandis qu'un diamètre plus fort de 28, 6 mm est utilisé pour les bicyclettes VTT dont les fourches sont soumises à des contraintes plus élevées. Ce diamètre plus important de 28,6 mm permet une meilleure répartition des contraintes sur les roulements, et un aspect plus en accord avec les cadres ayant des tubes surdimensionnés.

Le diamètre Db de la partie haute peut tre égal à l'un des diamètres standards de pivot pour le cyclisme, soit 25,4 mm ou 28,6 mm actuellement. Bien entendu la valeur du diamètre Db n'est pas figée et peut tre choisie selon des exigences variables, en particulier selon des standards variables.

Le diamètre Da de la partie basse est de préférence supérieur d'au moins 5 %, avantageusement d'au moins 12%, au diamètre Db de la partie haute.

Le diamètre Da plus important permet, dans le cas d'une fourche réalisée en matériau composite, de faire passer davantage de fibres du pivot 4 à la tte de fourche 2 dans la zone de liaison 7 située radialement à l'intérieur du roulement ou palier 6. Dans le cas d'un pivot 4 métallique, le diamètre Da plus important assure une augmentation de l'inertie et améliore aussi le comportement de la fourche.

Le pivot 4 comporte une cavité intérieure cylindrique 8 à section intérieure circulaire dont le diamètre reste constant suivant toute la longueur du pivot. La variation d'épaisseur du pivot est due uniquement à la variation du diamètre extérieur. Vers l'extrémité inférieure de la cavité cylindrique 8, un trou T d'axe perpendiculaire au plan moyen de la fourche traverse la tte de fourche, pour la fixation d'un étrier de frein.

Deux cloisons diamétrales à angle droit, formant une croix, peuvent tre prévues dans le logement 8 pour renforcer le pivot, notamment lorsqu'il est réalisé en matériau composite. Le plan moyen de l'une des cloisons est situé dans le plan longitudinal de symétrie de la fourche.

La fourche 1 est avantageusement prévue pour une direction intégrée, illustrée sur Figs. 1 à 3. Les cuvettes de direction des roulements inférieur et supérieur, invisibles, sont logées dans les extrémités 5a, Sb, de plus fort diamètre, de la douille 5.

Une portée intérieure 9 (Fig. 2) est usinée dans 1'extrémité inférieure 5a pour l'appui de la bague extérieure du roulement 6. La bague intérieure de ce roulement est en appui contre une portée intérieure 10 usinée sur la tte 2 à la base du pivot 4. Un jeu minimum 11 existe entre le bord inférieur de la douille 5 et la tte de fourche.

Le pivot de l'invention permet de conserver les avantages du plus fort diamètre au niveau de la liaison avec la tte de fourche, sans alourdissement excessif puisqu'il est possible, en partie haute, de monter une potence correspondant à un plus petit diamètre de pivot, suffisant pour les contraintes existant à cet endroit.

Le roulement 6 est avantageusement fabriqué sous forme compacte de manière à permettre de réaliser, avec un mme roulement, une direction utilisant soit un pivot de diamètre extérieur constant pour cyclisme sur route, généralement de 25,4 mm, soit un pivot de diamètre extérieur constant pour VTT, généralement de 28,6 mm, soit le pivot selon l'invention. Pour cela, la bague interne du roulement présente un diamètre intérieur prévu pour le pivot de plus fort diamètre, et un diamètre extérieur compatible avec une douille de cadre associé à un pivot de petit diamètre, pour le cyclisme sur route.

En se reportant à Fig. 5, on peut voir une variante de réalisation particulièrement avantageuse de la zone de liaison 107 entre le pivot 104 et la tte de fourche 102. Les différents éléments jouant des rôles semblables à des éléments déjà décrits précédemment sont désignés par une référence égale à la somme de la référence précédente et du nombre 100.

Sur Fig. 5 seule la partie basse 104a du pivot est représentée.

Le diamètre extérieur de la partie haute (non représentée) du pivot 104 est inférieur à celui de cette partie basse 104a.

Le roulement 106 comprend une bague intérieure 106a, une bague extérieure 106b, et des organes de roulement 106c, en particulier des billes, disposés entre des chemins de roulement prévus dans les bagues.

La bague intérieure 106a présente, vers l'intérieur dans le sens radial, une surface d'appui inférieure oblique 12 tronconique dont les génératrices sont inclinées sur l'axe géométrique du roulement, avantageusement suivant un angle de 45°. La surface intérieure dans le sens radial de la bague 106a se prolonge vers le haut, au-delà de la petite base de la surface tronconique 12, par une surface cylindrique 13 dont le diamètre intérieur a mme valeur que le diamètre extérieur de la partie 104a du pivot qui sert de guide.

La surface extérieure de la partie 104a est prolongée vers le bas par une surface tronconique 14 dont le diamètre augmente vers le bas. La surface tronconique 14 appartient à la surface extérieure de la zone de liaison 107. L'inclinaison des génératrices de la surface 14 sur l'axe géométrique de la fourche est la mme que celle des génératrices de la surface 12 qui s'applique et bute contre la surface 14.

La bague extérieure 106b présente une surface extérieure, dans le sens radial, comportant une partie haute 15 avec une surface tronconique extérieure dont le diamètre diminue vers le haut, et une partie basse 16 cylindrique de mme diamètre que la surface cylindrique interne de la douille 105 du cadre. L'inclinaison des génératices de la surface 15 sur l'axe géométrique du roulement est avantageusement de 45°. Un épaulement 17 faisant saillie vers l'intérieur de la douille 105 est prévu avec une surface tronconique 18 d'appui, conjuguée de la surface 15 qui vient s'appliquer contre.

La zone de liaison 107 avec surface oblique 14 assure une transition progressive de la partie basse 104a du pivot à la tte de fourche 102. Dans le cas d'un pivot 104 et d'une tte de fourche 102 d'une seule pièce en matériau composite il est possible, grâce à l'appui oblique entre les surfaces 12 et 14, de faire passer de nombreuses fibres continues F sous le roulement 106, du pivot 104 à la tte de fourche 102. On évite l'usinage d'une portée telle que 10 sur Fig. 2, avec coupure de fibres.

La continuité des fibres F est favorable à la résistance mécanique de la liaison entre le pivot 104 et la tte de fourche 102. En outre, la surface d'appui 14 sur la tte de fourche, pour le roulement 106, peut tre obtenue directement de moulage.

Le roulement 106 peut tre réalisé sous forme compacte, avec un diamètre intérieur de la bague intérieure 106a aussi grand que possible, pour permettre le passage d'un nombre élevé de fibres F dans la zone de liaison 107. Le taux de contrainte est ainsi diminué dans la section fragile, et la sécurité est augmentée. Selon un exemple de réalisation avantageux, mais non limitatif, le diamètre extérieur du roulement 106 est égal à 42 mm, et son diamètre intérieur égal à 33 mm.

Dans le cas où un palier lisse est installé en lieu et place du roulement 6,106, tout ce qui a été indiqué précédemment reste valable.

La fourche selon l'invention, dont le pivot est combiné avec un roulement 6,106 compact ou un palier lisse, offre davantage de libertés pour la construction de la bicyclette. La fourche peut tre choisie indépendamment de la douille 5,105 ce qui permet d'établir une gamme en jouant sur le diamètre de la douille tout en utilisant le mme roulement 6,106. On obtient un meilleur comportement mécanique, et on peut utiliser la direction intégrée sur certains cadres actuels.