Brevet FR2447313A1 — publié le 19800822

La présente invention concerne les procédés d'obtention de cadres de cycles par assemblage des différents composants et plus particulièrement de cadres de cycles de compétition ou de cyclotourisme pour lesquels une grande légèreté alliée à une parfaite rigidité est reqnise. Dans les techniques actuellement utilisées, les cadres et fourches de bicyclettes sont en général constitués de tubes liés, soit par des raccords brasés, soit directement par brasure ou soudure ; tons ces systèmes de liai sons opérés b chaud, altèrent plis ou moins les tubes et raccords et imposent ultérieurement des opérations de traitement de surface pour donner un bel aspect. Certains matériaux ne tolèrent pas ces opérations à chaud et perdent leur caractéristique mécanique. Certains matériaux donnent naturellement aux tubes des aspects et quali- té de surface suffisants pour éviter les opérations finales "d'émaillage", mais les liaisons à chaud détraisent ces qualités. Le collage évite ces inconvénients nais, pour garantir une bonne résis- tance, il nécessite des surfaces de contact importantes entre tube et raccord et des soins opératoires particuliers. Toit défaut opératoire ne peut store décelé que par des essais destructifs et laisse toujours un doute sur la qualité de liaison. Le collage est souvent utilisé lorsque les tubes sont On alliage d'aluminium. Certains fabricants pour éviter cat inconvénient ont ajouté aux liaisons par collage, des liaisons mécaniques du genre vissage, rais dont la résistance est insuffisante pair supporter selle les efforts de la structure, car tout filetage opéré dans il tube l'affaiblit localement. Le procédé de constriction, suivant lisvention, permet d'éviter ces inconvénients. Selon celui-ci, les composants s'assenblent an soyen de liaisons par obstacles démontables sans nuire à la rigidité et à la bonne tenue mécanique de l'ensemble, lesquelles liaisons suppriment l'opération dite de redressage par torsion du cadre permettant notamment de placer le tube de direction dans le plan de symétrie du cadre. D'autre part, l'invention permet d'utiliser directement des éléments décorés avant montage et de procéder facilement au démentage et an remplacement du cu des éléments détériorés. Le procédé, objet de l'invention, consiste k réaliser la liaison dos éléments constitutifs d"n cadre de cycle au noyen de vis et/ou de goupilles en conj-gaison avec des renforts intérieurs et extéeirus aix tubes du cadre, lesquels renforts intérieurs sont sertis à l'intérieur des tubes, la liaison renfert-tube étant améliorée par l'exécution de rayures ou reliefs exécutés sur les surfaces de liaison, les renforts extérieurs étant également sertis sur les tubes. Les dessins annexés illustrent plusieurs iodes de réalisation dassen- blage des principaux composants, d'un cadre de cycle selon le procédé conforte b la présente invention. Ceux-ci représentent - en figure 1, vue en demi-coupe transversale suivant AA' la liaison d'une ttte de fourche avec le tube fileté en partie supérieure et avec les fourreaux de fourche en partie iaférieare, - en figure 2, une vie de dessus en coupe suivant BBt correspondant à la figure 1, - en figure 3, une tee en coupe longitudinale suivant EE' de la liaison du tube de direction avec les tubes oblique et horisontal, - en figure 4, une vie en coupe transversale suivant DD', correspondant à la figure 3, - en figure 5, ase vue de dessus en coupe ABCC"B"A" correspondant à la iigure 3, - en figure 6, une vue en coupe longitudinale suivant ABB"A" de la liaison de la boite de pédalier avec les tubes oblique et de selle, - en figure 7, une vie de dessous en coupe suivant CC" de la liaison de la boite de pédalier avec les tubes de base, - en figure 8, une vie en coupe longitudinale de la liaison des tubes de base avec les haubans et les pattes arrière, - on figure 9, une section droite d"n tube nontrant l'implantation d'une butée de gaine, - en figure 10, une coupe transversale de la liaison des haubans avec le tube horizontal. Tel que représenté en figures 1 et 2, relatives aux liaisons sur fourche, à l'intérieur du tube fileté 1 est serti 'n renfort 2. Ce renfort est massif ou allégé par des perçages ; avant sertissage sa surface cylindrique a été rendue rugueuse, par exemple, par moletage profond, ou exécution de rayures croisées. Le tube fileté s'appuie sur un barillet 3 qui reçoit sur un épaule- nuent 4 la bague inférieure du roulement inférieur de direction.Le barillet 3 s'appuie sur la tête de fourche 5, qui elle-même s'appuie sur les fourreaux de fourche 6 ; chaque fourreau est serti sur un renfort 7 constitué conne le renfort 2. Des vis longues 8 au noibre de quatre dans l'exemple décrit, relient les pièces 5, 3 et 1 + 2 t elles traversent le barillet par des rainures ou perçages 9. Des vis courtes 10 au nonbre de quatre dans l'exemple décrit relient la ttte de fourche 5 aux fourreaux 6. Ces vis 8 et 10 sont vissées dans destrous taraudés respectivement dans le renfort 2 et le tube 1 d'une part, dans le renfort 7 et dans le tube 6 d'autre part.Les épaisseurs des tubes 1 et dea fourreaux 6 sont trop faibles pour recevoir des vis de diamètre suffisant pour transmettre les efforts que doit supporter la fourche. Les renforts formant un épaississement capable de recevoir ces vis à haute résistance. Dans ie cas d'utilisation de métal léger, de nodule d'élasticité très inférieur à celui de l'acier, les diamètres de tubes filetés et fourreaux doivent titre les plus élévés possible pour limiter la flexibilité d'ensemble de la fourche. Le tube fileté 1 peut avoir un diamètre supérieur au roulement inférieur de direction qui peut alora titre démonté en dévissant les vis 8. Des trous Il dans la @ene voisine de la fibre neutre de la fourche allègent la tête de fourche sans l'affaiblir et permettent la fixation du frein avant. Selen les figures 3 et 4 et 5 relatives aux liaisons sur tube de direction, sur un renfort 12 intérieur au tube de direction 13 prennent appui des vis 14 et des goupilles 13. Ces vis et goupilles s'enfoncent dans les renforte 16 et 17 du tube horizontal 18 et du tube diagonal 19. Ce renforts 16 et 17 après nolotage, sont sertis dans les tubes 18 et 19. Les efforts de torsion ou de traction de l'extrémité de ces tubes sont transmis au renfort intérieur par les ruggsités des renforts qui ont fait des empreimtes, au noient du sertissage, dans le tube enveloppant. Ces sollicitations tendent è faire échapper ces aspérités, des cavités qu'elles ont créées et ainsi è dilater le tube.Des renforts extérieurs 20 et 21 frettés sur l'extérieur contribuent è limiter la dilatation du tube sous l'effort ; avant frottage de ces renforts extérieurs, les tubes peuvent être également moletés pour permettre des transmissions de torsion d'efforts entre renforts extérieurs et tubes.Les ensembles 20, 18, 16 d'une part, 21, 19, 17 d'autre part sont mainés en forme de portion de cylindre pour s'appliquer parfaitexent sur le tube 13 et également contribuer à transmettre les efforts do torsion et flexion. Le renfort 12 est ainsi commun aux deux liaisons sur tube oblique et horizontal ; cette disposition améliore la transmission des efforts entre ces deux tubes et permet l'utilisation d'un tube de direction plus mince. L'axe 22 du pivot de la fourche est déporté par rapport k l'axe 23 du tube 13. Des excentriques 24 et 25 fixent cet axe 22. Au noient du montage, par rotation de ces deux excentriques (ou au soins de l'un d'eux) en peut agir sur l'orientation de l'axe 22. Il est difficile en associant les différents éléments di cadre de placer le tube de direction dans le plan de symétrie du cadre; ceci est ainsi obtenu par pivotement de l'un au soins de ces excentriques. Cette opération de réglage évite l'opération de "redressage" par torsion du cadre, opération habituelle dans la fabrication des cadres brasés.Dans le cadre en aluminium, pour obtenir une bonne rigidité d'ensemble, que les épaisseurs de tubes constitutifs du cadre doirent titre plus élevées que ce qui serait imposé par les seules résistances d'ensemble : pour redresser le cadre par torsion il faudrait développer des efforts très impor- tants et les liaisons entre tubes devraient titre capables de supporter ces efforts. Le dimensionnement de ces liaisons serait alors bien plus grand que celui imposé par la résistance générale du cadre t cet inconvénient est évité par le réglage par excentrique.Les excentriques 24 et 25 peuvent ttre soit intérieurs au tube de direction, tel que l'excentrique 25, soit extérieurs, tel que l'excentrique 24. Ils sont, après réglage, bloqués par exemple, par une vie pointeau. Une autre solution plus rigide, Mis plus onéreuse consisterait à utiliser un tube de direction épais dans lequel les vis et goupilles s'accro- cheraient directeient. La plis grande épaisseur de ce tube pernettrait des portées coniques entre tube de direction et excentrique de réglage. Les figures 6 et 7 illustrent les différentes liaisons des éléments de tubes sur la boite de pédalier. Un tube épais 26 taraudé intérieurement forne boite de pédalier. Les tubes oblique 19 et de selle 27 s'appuient perpendi- culairement sur eette boite de pédalier.La liaison est obtenue conne pour les autres liaisons déjà décrites, par des ris 28 et goupilles 29 traversant le tube 26 et se vissant ou s'enfonçant dans les renforts 30 et 31 sertis après moletage dans les tubes 19 et 27 Onpeut égaleront, conne pour les liaisons sur tube de direction, rajouter des renforts extérieurs nais leanie assez faible, voisin de 60 , foras par les tubes obligerait k les recouper latéralement, donc à les affaiblir. Une goupille transversale 32 améliore la liaison entre les deux tubes 19 et 27.Les bases 33 s'accrochent à la boite de pédalier également par des vis 34 vissées dans le renfort 35 serti; les tubes 19, 27, 33 et leurs renforts sont fraisés ex forne peur s'appliquer parfaitement sur la surface cylindrique de la boite de pédalier. Des perçages 36 facilitent, en fabrication, le chanfreinage des legements de tête de vis, au montage, le vissage de ces vis, et, en service, évacuent l'eau qui aurait pu entrer dans la boite de pédalier. La figure 8 représente la liaison d'un tube de base, d'un hauban et de la patte supportant le moyen arrière. La patte 37 est assez épaisse pour pouvoir être traversée par des vis et goupilles. Le hauban 38 longe le côté arrière supérieur ; un renfort 39 est serti à l'intérieur de l'extrémité du hauban, une vis 40 relie le hauban à la base 41. Une goupille 42 relie le hauban k la partie basse de la patte. Une vis 43 est vissée dans la patte et débouche dans les encoches de logement de l'axe 44 de noyeu de roue arrière ; la vis 43 trarerse le hauban et est bloquée par un écrou 45. La ris 43 permet dune part de régler la position de l'axe de roue et d'autre part de contribuer à la liaison hauban/patte arrière. De même, l'extrémité de la base 41 longe le c8té supérieur avant de la patte.De n*ie, la vis 46 , l'écrou 47, la goupille 48 jouent les m*ies rôles que les organes décrits sur le hauban. La patte tient le dérailleur par la zone 49 de forme adaptée au dérailleur. La patte peut être allégée par des orifices 50. Ces différentes dispositions permettent non seulement de lier les trois pièces, hauban, patte, base, nais font contribuer la base et le hauban à la résistance de la patte et permettent de réduire la dimension de cette dernière. Les vis 43 et 46 règlent dans deux directions, voisines de 900, la position de l'axe de moyen arrière. La figure 9 décrit l'implantation d'une butée de gaine : la butée 51 porte k son extrémité extérieure, la fente recevant le câble et le logement de la gaine de cbîe ; l'autre extrémité pénètre dans le tube du cadre au niveau des renforts de liaison (tube 52, renfort extérieur 53, renfort intérieur 5X, vis 55, goupille 56), la position de la butée 51 est telle que les goupilles 56 la traversent partiellement et la verrouillent ainsi dans le tube ; une des vis 55 pourrait avoir la même fonction. La figure 10 représente l'accrochage de la partie haute des haubans avec le tube horizontal 18 au droit des renforts 57, 58 avec-les vis 59 et les goupilles 60. Dans le hauban 38 est serti le renfort 61 percé peur recevoir la traverse 62 et la goupille 63. Cette traverse 62 est verrouillée dans le tube par les goupilles 60. Ce verrouillage pourrait aussi être obtenu par une des vis 59. L'extrémité du hauban reçoit d'un côté une fente et une alvéole 64 pour servir de butée de gaine. Dans les liaisons illustrées par les figures 1 k 7, les longueurs des renforts sont fonction des efforts à transmettre, et de la forme des empreintes de moletage latéral. Sans renfort extérieur, la pleine résistance du tube est atteinte par un sertissage sur une longueur voisine d'une fois le diamètre moyen du tube ; avec renfort extérieur cette longueur peut être réduite. le procédé de construction offre de nombreux avantages : entre autres, il permet d'utiliser des éléments préalablement décorés avant montage. D'autre part, il permet d'effectuer facilement le démontage et le remplacenent d'un ou de plusieurs éléments détériorés. L'invention ne se limite aucunement aux modes de réalisation de ses différentes partis spécialement indiquées, mais elle embrasse toutes les variantes possibles k condition que celles-ci ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications annexées à la présente description. Le procédé, obJet de l'invention, peut s'appliquer à la fabrication de tous cadres de cycles et plus particulièrement à ceux réalisés en métal léger. Des applications peuvent titre faites dans toutes structures tubulaires liées mécaniquement dans la mesure où les tubes aux-mêmes tolèrent les légères dSfor- nations imposées par le sertissage. - REVENDICATIONS 1.- Procédé de construction de cadres de cycles et plus particulièrement des cadres en métal léger destinés à la compétition ou au cyclotourisme, caractérisé en ce qu'il consiste dans l'assemblage des différents composantes au moyen de liaisons mécaniques par obstacle, démontables sans nuire à la rigidité et à la bonne tenue mécanique de l'ensemble, en conjugaison avec des élé-, monts de renforcement intérieurs et/ou extérieurs aux tubes constituant les dits cadres, la liaison entre les éléments de renforcement et les tubes étant améliorée par l'état des surfaces de liaison 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les liaisons mécaniques consistent en des vis et/ou goupilles traversant les éléments censtitutifs du cadre à assembler pour s'implanter dans les renforts sertis è l'intérieur des tubes, lesquelles vis et/ou goupilles introduites par l'intérieur de la boite de pédalier et des tubes de direction et de selle sont invisibles de l'extérieur, le taraudage d'implantation des vis pouvant titre effectué et sur les éléments et sur les renforts. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque renfort extérieur consiste on une douille sertie sur le tube du cadre au droit du renfort intérieur. 4.- Procédé selon les revendications I et 2 ou i et 3, cal-actérisé en ce que les surfaces de liaison entre le renfort et le tube comportent des rayures croisées ou tm moletage afin de réaliser des ancrages améliorant la résistance de la liaison. 5.- Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les vis et/ou goupilles deasse blage du tube horizontal et du tube oblique du cadre sur le tube de direction traversent un même renfort commun. 6.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube de direction du cadre comporte A, au moins ne de ses extrémités, un excentrique recevant la cuvette extérieure du roulement de direction. 7.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur du tube de direction est suffisamment forte pour permettre le logement des vis et goupilles d assemblage ainsi que la réalisation de portées coniques entre le dit tube de direction et les excentriques de réglage. 8.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube fileté de la fourche a un diamètre extérieur supérieur aux diamètres intérieurs des canes de roulement supérieur et inférieur de direction. 9. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pattes arrière servant au logement et à la fixation de l'axe du moyeu de la roue arrière sont longées sur un côté par le tube hauban et sur un autre côté par le tube de base et liées b ceus-ci par des vis et goupilles, les dites vis pouvant servir de réglage de position de l'aie de moyeu dans les pattes. 10.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison des tubes haubans du cadre avec le tube horizontal s'effectue au moyen d'un axe traversant le renfort du dit tube horizontal et dont chaque extrémité se loge dans un trou borgne exécuté dans un renfort serti à l'intérieur de lex- trémité de chaque hauban, lequel axe est verrouillé dans ces renforts au moyen de vis et/ou goupilles. 11.- Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les vis et/ou goupilles de liaison permettent le verrouillage des tiges implantées dans les renforts et dont l'extrémité libre joue le r8ie de butée de gaine et comporte à cet effet un trou borgne servant de logement ou de butée de gaine et une fente d'introduction du câble. 12.- Cadres de cycles obtenus par application du procédé selon la revendication 1.