Brevet FR2516470A1 — publié le 19830520

Cadre de bicyclette à structure en coque à éléments assemblés. La présente invention concerne un cadre de bicyclette à structure en coque réalisée à partir d'une matière moulable L'invention vise plus particulièrement un cadre de bicyclette en matière plastiquer Selon les réalisations connues, les cadres des bicyclettes clas- siques sont généralement réalisés à partir de tubes métalliques de dimensions et de formes différentes qui sont assemblés les uns aux autres au moyen de raccords emmanchables Ce système de fabrication exige des opérations de soudage, brasage et soudure autogène ainsi que des opérations de filetage, vernissage etc, qui affectent de façon considérable le coût de la fabrication, compte tenu de l'inci- dence importante de la main-d'oeuvre. Le regain d'intérêt porté aux bicyclettes a créé une demande qui dépasse les possibilités de réapprovisionnement La technique clas- sique de fabrication des cadres de bicyclette, en particulier, par soudage ou brasage de tubes, se prête mal à une augmentation rapide de la cadence de production En outre, les cadres classiques, généra- lement en acier, sont lourds, ils ont besoin d'être protégés par une ou plusieurs couches de peinture et, malgré cela, peuvent être atta- qués par la rouille L'invention proposée permet la production peu coûteuse et en grande quantité de cadres de bicyclette en matière résistante et légère, à l'abri de la rouille Pour cela, elle préco- nise le moulage en deux pièces de ces cadres en matière plastique dont la structure a une section variable Les sections transversales des différentes parties du cadre correspondent ainsi au souci de résister au mieux aux moments fléchissants prévisibles et de présen- ter en outre un aspect esthétique agréable. Le cadre de bicyclette à structure en coque conforme à l'invention sera réalisé de préférence en une matière de résine polyester armée de fibres de verre dont l'emploi est bien connu dans l'industrie automobile. 493 U X 1 X 74 2 64 L'invention s'applique plus particulièrement aux cadres de bicy- clette à structure en coque, constituée par deux coquilles symé- triques solidaires l'une de l'autre le long d'un plan d'assemblage longitudinal et portant des inserts de fixation et de maintien, nota- ment de la fourche avant, de la tige de selle, du pédalier et de la roue arrière. Conformément à l'invention, l'axe de passage de la tige de selle qui concourt de manière en soi connu-e dans le plan d'assemblage des coquilles, avec l'axe du logement de pédalier, est incliné sur l'axe de symétrie de la coquille, et ce même logement de pédalier est symé- trique par rapport à ce même axe de symétrie,d'un logement analogue situé à proximité du passage de la tige de selle. Le cadre ainsi réalisé peut être assemblé avec un minimum d'outillage soit par collage, soit par mise en oeuvre de fixations mécaniques (rivets, vis écrous, agrafes) et il ne nécessite qu'un type d'outil pour façonner l'ensemble des deux coquilles du même cadre. Bien que les coquilles soient obtenues dé préférence par compression à chaud de résines polyester préimprégnées renforcées de fibres de verre, elles peuvent tout aussi bien être obtenues par injection de matière plastique dans un moule,par emboutissage, par déformation à chaud ou à froid de métaux. Diverses autres caractéristiques ressortiront de la description ci- après faite en référence au dessin annexé qui montre, à titre d'ex- emple non limitatif, un exemple de réalisation du cadre. Sur ce dessin: la figure 1 est une vue de la face externe d'une coquille obtenue par moulage; la figure a est une vue de dessus des deux coquilles assemblés telles que r rntées à la figure 1; 493 " I 1076 -3- les figures 3 à 8 illustrent des modes d'assemblage possibles des coquilles selon le plan de section III III de la figure 1 les figures 9 à Il illustrent des modes d'assemblage possibles des coquilles,dans le plan de section passant par les gaines de passage des commandes du cycle; la figure 12 est une coupe selon le plan XII de la figure 10 les figures 13 14 sont des coupes des formes d'entrée ou de sortie des gaines représentées aux figures 9 à il. La figure 1 montre la face externe d'une coquille 100 réalisée par compression à la presse d'une résine polyester armée de fibres de verre placée dans un moule. Le cadre à structure en coque représenté à la figure 2 est constitué par assemblage de deux coquilles 100, 101 telles que représentées à la figure 1. Le cadre comprend une poutre 1 constituée par assemblage de deux pro- fils de section appropriés présentant la particularité de comporter un plan d'assemblage longitudinal 2. La poutre 1 s'étend du fourreau 3 de la tête de fourche de la roue avant non représentée jusqu'à la zone de liaison avec l'hauban 4 et qui porte l'axe 5 du passage 51 de l'insert support de la tige de selle. Disposés de façon symétrique par rapport à l'axe longitudinal 10 de la coquille, on trouve une poutre 1 ' qui s'étend du même fourreau 3 jus- qu'à la zone de liaison avec un hauban 4 ' symétrique de l'hauban 4 qui porte l'axe 5 ' du passage 51 ' de l'insert support de la tige de selle. Les haubans 4, 4 ' sont réunis l'un à l'autre dans la partie posté- rieure du cadre qui porte un insert 6 muni d'un palier ouvert 7 pour 49398 1 16 -4 le montage de la partie terminale d'un axe de moyeu de roue arrière 8 représentée en traits mixtes. Les haubans 4, 4 ' sont constitués par deux profils en I dont l'âme possède une hauteur croissant progressivement depuis l'insert 6. Les haubans 4, 4 ' sont par ailleurs conformés de façon que leursâmes se raccordent dans le passage de la roue 8 formant garde-boue 9. La section et la forme des poutres 1, 1 ' sont déterminées dans le souci de résister aux moments fléchissants et aux contraintes diverses. Chaque poutre 1, 1 ' possède par ailleurs, individuellement, un axede symétrie et porte au besoin un chemin de passage Il et il' de câbles tels que les câbles de commande des freins, du mécanisme de changement de vitesses et des accessoires d'éclairage dont l'entrée peut êtresituée sur la poutre ou sur un élément rapporté sur le chemin de câble tel que décrit ci-après en référence des figures 9 à 11. Comme précisé pour les haubans 4, 4 ', les poutres 1, 1 ' possèdent également un profil de section variable depuis le fourreau 3 jusqu'à la zone de la coquille proche de l'axe de passage du support de la tige de selle et de l'axe 12 du logement 13 du pédalier. Conformément à l'invention, l'axe de passage 5 de l'insert support de la tige de selle qui concourt dans le plan d'assemblage 2 avec l'axe 12 du logement 13 de pédalier est incliné sur l'axe de symétrie 10 de la coquille, et ce même logement 13 de pédalier est symétrique par rapport à l'axe 10, d'un logement analogue 13 'situé à proximité du passage de la tige de selle d'axe 5. La disposition constructive précitée est particulièrement intéressante du fait que le cadre peut être fabriqué avec un seul jeu d'outillage (moule ou outillage d'emboutissage à une empreinte). En outre, le logement 13 ' assurera utilement la retenue et le position- nement d'une partie rapportée du garde-boue de la roue arrière. -5- Ainsi que cela a été montré à la figure 1, du fait de l'écartement des poutres 1, 1 ', on a fractionné le plan d'assemblage 2 des coquilles entre l'axe 5 de passage de la tige de selle et l'axe du fourreau de montage 3 de la fourche avant. On constitue de la sorte un logement longitudinal 14 dont les extré- mités opposées reçoivent des supports 15, 16 en forme de cuvette Le logement 14 peut recevoir ainsi certains accessoires tels qu'une pompe de gonflage maintenue en position entre les supports 15, 16. Les moyens d'assemblage des coquilles sont constitués à base d'adhé- sifs associés au besoin à des fixations mécaniques. La figure 3 illustre un exemple de réalisation d'une section du cadre par exemple au niveau des poutres 1 ou 1 ', sans moyens de centrage additionnels Les coquilles sont positionnées par la machine de col- lage et la surface de collage est constituée directement dans le plan d'assemblage 2. La figure 4 illustre une variante de réalisation de la section du cadre dans laquelle les surfaces internes des éléments d'une même coquille possèdent des inégalités de forme localisées. Selon l'exemple décrit, le côté interne de l'élément de poutre 1 d'une coquille possède des inégalités de forme complémentaires cons- tituées par une nervure de centrage 41 et une surface d'appui 42. L'élément de poutre 1 ' de l'autre coquille possède des inégalités de forme analogues 411, 42 ' de sorte que les formes 41, 42 ' et 42, 41 t puissent être ajustées et si nécessaire solidarisées lors de l'assem- blage des coquilles après retournement de l'une d'elles autour de son axe de symétrie, Bien entendu, la surface de collage peut être plus ou moins importante selon l'importance de la section à assembler et des contraintes mécaniques qu'elle subit par l'usage de la bicyclette. La figure 5 illustre une section de cadre dont les côtés internes des coquilles possèdent des inégalités de forme constitués par des puits de passage 51 de rivets 52. 49398 1 167 il, f igqr ' illustre une section de cadre dont les côtés internes des coquilles portent des tenons 61 et des mortaises 62. Les sections précitées illustrées par les figures 3 à 6 montrent des surfaces de collage communiquant avec la paroi externede lt coquille. Conform Cminent à la figure 7, le collage s'effectue au niveau de la jonction du tenon 71 et de la mortaise 72 Le centrage des coquilles entre elles s'effectue conformément à l'exemple déjà décrit en réfé- rence à la figure 4 Cette disposition ne nécessite aucun ébavurage de l'excédent de colle. La figure 8 illustre un assemblage de coquilles par un ensemble de tenons 81, 81 ' et mortaises 82, 82 ' avec collage au niveau de la jonction du tenon et de la mortaise en correspondance. Il y a lieu de noter que la forme des sections du cadre n'est pas restrictive sous réserve qu'elles puissent être obtenues par moulage et que leur résistance demeure suffisante. Dans le cadre conforme à l'invention, on peut être amené à insérer des passages de câbles destinés à la commande des freins, du méca- nisme de changement des vitesses ou du dispositif d'éclairage. La figure 9 représente un moyen d'insertion de gaines 91 sous un couvercle rapporté 92 sur une poutre 90 constituée par l'assemblage des deux coquilles, Le chemin de câble peut être constitué le long d'une face de la poutre de sorte à être tourné vers l'extérieur de la poutre. Le couvercle 92 est intégré en partie à la surface enveloppe de l'élément de coquille et est maintenu en place par agrafage Ce cou- vercle peut constituer utilement un motif de décor s'il possède une coloration différente de celle de la coquille Le couvercle 92 peut coiffer ainsi que cela est représenté la ligne d'assemblage des coquilles constitutives du cadre. 4938 11676 -7- Selon la figure 10, le couvercle 102 coiffe latéralement le flanc extérieur d'un élément 101 de la coquille et est emboîté entre les parois latérales 103, 103 ' d'une rainure 104 ouverte sur ce même flanc Le couvercle 102 est ici maintenu en place par un moyen d'agrafage qui assure la retenue positive du couvercle dans le fond de la rainure. Selon la figure 11 qui n'est qu'une variante de réalisation de la figure 10, le couvercle 112 est maintenu en place par les rivets d'assemblage 114 des éléments 110, 110 ' de coquille. Dans l'ensemble des exemples décrits en référence des figures 9 à 11, le couvercle peut être localement déformé sous la forme d'un bossage tel que représenté aux figures 12 et 14 ou d'une rainure 116 telle que représentée à la figure 13 De telles configurations faci- litent l'entrée ou la sortie des câbles ou de leur gaines. La fabrication du cadre conforme à l'invention s'opère de préférence par compression d'une résine armée dans un moule simple ou multiple selon que l'on désire obtenir simultanément une ou deux coquilles identiques. L'assemblage des coquilles s'opère après retournement de l'une d'elles autour de son axe de symétrie 10 A cet effet, on découpe ou perce dans chaque coquille à l'endroit souhaité les ouvertures man- quantes telles que le passage 51 de l'insert de la tige de selle, les orifices d'entrée et de sortie 21, 22 du chemin de câble On enlève au besoin le fond restant du logement 13 de pédalier. La première coquille ainsi préparée possède au moins le logement 13 de pédalier Le logement symétrique 13 ' sert à la fixation et au posi- tionnement d'un élément arrière de garde-boue et au passage d'un éventuel dispositif de serrage du tube de selle. La deuxième coquille possède au moins le logement 13 ' de pédalier. Le logement symétrique 13 sert ici à la fixation et au positionne- ment de l'élément arrière de garde-boue Le passage 51 ' de l'insert de la tige de selle est dégagé, tandis que le passage 51 reste bouché. Après mise en place des divers inserts destinés à recevoir la tête de la fourche avant, la tige de selle et le pédalier, on assemble les deux coquilles par retournement de l'une d'elles pour les acco- ler selon leur plan d'assemblage longitudinal 2. L'assemblage proprement dit des coquilles met en oeuvre des méthodes de collage, agrafage, rivetage ou soudure par ultra-sons adaptées aux matières utilisées dans la confection des coquilles ainsi que cela a été -décrit en référence des diverses figures. -9- REVENDICATIONS 1 Cadre de bicyclette à structure en coque, constitué par deux coquilles ( 100 l O 1) solidaires l'une de l'autre le long d'un plan d'assemblage longitudinal ( 2) et portant des inserts de fixation et de maintien notamment de la fourche avant,de la tige de selle,du pédalier et de la roue arrière et dans lequel chaque coquille ( 100, lo 1) possède un axe longitudinal de symétrie ( 10), caractérise par le fait que l'axe du passage ( 5) de la tige de selle qui concourt de manière en soi connue dans le plan d'assemblage ( 2) avec l'axe ( 12) du logement ( 13) de pédalier est incliné sur l'axe de symétrie ( 10) de la coquille ( 100) et ce même logement ( 13) de pédalier est symé- trique par rapport à cet axe de symétrie ( 10) d'un logement analogue ( 13 ') situé à proximité du passage de la tige de selle. 2 Cadre de bicyclette selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le logement ( 13 ') situé à proximité du passage de la tige de selle constitue le logement de montage d'une partie d'un garde- boue. 3 Cadre de bicyclette selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le plan d'assemblage ( 2) des coquilles est fractionné entre l'axe ( 5) du passage de la tige de selle et l'axe du fourreau de montage ( 3) de la fourche avant de façon en soi connue, par deux éléments de poutres symétriques ( 1, 1 ') par rapport à l'axe de symé- trie des coquilles et que les surfaces internes des éléments d'une même coquille possèdent des inégalités de forme localisées en soi connues. 4 Cadre de bicyclette selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les inégalités de forme localisées sur la surface interne des deux éléments de coquille sont complémentaires et que l'inégalité de forme d'un élément de l'une des coquilles est ajustable à l'iné- galité de forme de l'élément de l'autre coquille. 49398 t 1676 - Cadre de bicyclette selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les in 6 galit 6 S de forme sont constituées par des nervures de centrage et une surface d'appui ( 41 42 11 ' 42 '). 6 Cadre de bicyclette selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les inégalit 6 S de forme sont constituèes par des puits de passage ( 51)de rivets de fixation ( 52)- 7 Cadre de bicyclette selon la -evendication li ou 5, caractérise par le fait que les inégalités de forme sont constituées par des tenons ( 61, 71, 81) et des mortaises ( 62, 72, 82). 8 Cadre de bicyclette selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé par le fait que les 6 léments de coquille symétriques portent un chemin de passage de câbles de commande. 9 Cadre de bicyclette selon la revendication 8, caract 6 risé par le fait que le chemin de passage de câbles est formé le long d'une poutre du cadre et est tourné vers l'extérieur de la face de l'élé- ment de coquille correspondant. Cadre de bicyclette selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le chemin de passage de câble est recouvert par un couvercle ( 92) rapporté sur l'élément de coquille dont une partie est située dans la surface enveloppe de cet élément de coquille. 11 Cadre de bicyclette selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé par le fait que le couvercle ( 92) coiffe la ligne d'assemblage des coquilles et est muni de moyens d'accrochage et de retenue positive, 12 Cadre de bicyclette selon la revendication 11, caract 6 risé par le fait que le couvercle ( 102) coiffe latéralement un flanc extérieur d'un élément (o 101) de la coquille et est emboîté entre les parois latérales ( 103, 103 ') d'une rainure ( 104) ouverte sur ce même flanc, 49398 I 1676 il - 13 Cadre de bicyclette selon la revendication 11 ou 12, caractérisé par le fait que le couvercle est localement déformé et porte l'en- trée et/ou la sortie du chemin de passage du câble.