Brevet FR2653502A1 — publié le 19910426

La présente invention concerne un élément tubulaire de renfort entre une pièce tubulaire creuse et une autre pièce, et également un procédé de fabrication de ces éléments tubulaires. L'invention est particulièrement applicable au renfort de la liaison entre deux pièces tubulaires creuses, par exemple dans la construction du cadre tubulaire d'une bicyclette, et sera donc exposée ci-dessous en se référant à cette application, mais on notera que l'invention pourrait avantageusement être employée dans beaucoup d'autres applications également. Une technique courante d'assemblage de deux pièces tubulaires creuses, par exemple dans la construction des cadres de bicyclette, consiste à utiliser un raccord extérieur qui comprend un manchon entourant la surface extérieure de l'une des pièces tubulaires, à laquelle il est fixé et qui comporte une bride périphérique fixée sur l'extérieur de l'autre pièce tubulaire. La fixation du raccord externe peut être effectuée par soudage ou par brasage. Alors que l'assemblage de tubes par ce type de joint possède une robustesse mécanique relativement élevée, il reste visible ce qui peut par conséquent nuire à l'aspect extérieur. De plus, ce type d'assemblage est de fabrication coûteuse. Le brevet allemand 94,366 décrit un procédé d'assemblage de deux tronçons tubulaires de cadre de bicyclette. L'élément de renfort est une pièce moulée par injection dont la fabrication est coûteuse. Le brevet britannique 421,687 concerne des raccords de selles de bicyclette, qui sont du type courant, en forme de coquille emboutie complètement symétrique avec une partie inférieure plate comportant, ou non, des languettes facultatives qui sont obtenues en taillant des fentes dans la paroi latérale de ladite languette. Un objet de la présente invention consiste à proposer un élément tubulaire de renfort entre une pièce tubulaire creuse et une autre pièce tubulaire, et également un procédé de fabrication de cet élément de renfort, avantageux par rapport aux aspects ci-dessus. Un autre objet de la présente invention consiste à proposer un élément de renfort, et un procédé pour sa fabrication, applicables en particulier à la construction des cadres de bicyclette. Un autre objet de la présente invention consiste à proposer un élément de renfort fabriqué à partir d'un flan matricé par une seule opération à double action. Selon la présente invention, il est proposé un élément tubulaire de renfort fabriqué à partir d'un flan embouti, monté entre une pièce tubulaire creuse ayant une extrémité ouverte et une autre piece tubulaire, ledit élément tubulaire comportant une extrémité concave prolongée par une partie cylindrique présentant quatre fentes axiales. Une telle construction facilite la fabrication de l'élément de renfort en une seule opération, par un procédé à double action analogue à un emboutissage profond. Elle prolonge aussi les longueurs des arêtes de la patte intérieure, à l'endroit o elles s'assemblent avec les deux pièces, en formant des filets du matériau de brasage, afin de renforcer la robustesse mécanique de l'assemblage tubulaire. Selon d'autres caractéristiques du mode de réalisation préféré de l'invention décrite ci-dessous, l'autre pièce présente un aspect extérieur courbe, et l'extrémité de l'élément interne de renfort comporte une surface extérieure courbe complémentaire de la surface extérieure courbe de l'autre pièce. La patte interne est solidarisée à la pièce tubulaire creuse et à l'autre pièce par brasage. Selon d'autres caractéristiques de la forme de réalisation décrite, l'élément tubulaire creux est assemblé sous un angle aigu avec l'autre pièce, par exemple une autre pièce tubulaire creuse, comme dans la construction d'un cadre de bicyclette. Dans une telle application, l'extrémité ouverte de la pièce tubulaire creuse recevant l'élément de renfort, est d'abord découpée sous un angle correspondant à l'angle aigu, et la paroi d'extrémité dudit élément de renfort est intégralement fabriquée avec sa paroi latérale faisant le même angle aigu. Un élément tubulaire de renfort construit selon les caractéristiques cidessus présente une très forte robustesse mécanique du fait de l'augmentation de la surface de la zone de contact créée par ledit élément pour assembler les deux pièces ensemble. En outre, puisque l'élément est intérieur, il est invisible, et par conséquent, permet d'obtenir un aspect net, ininterrompu. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé de fabrication d'un élément tubulaire de renfort à partir d'un flan plat matricé forcé à travers une matrice d'emboutissage pour lui donner la configuration voulue. , Dans une forme de réalisation décrite, l'élément de renfort est assemblé simultanément à la fois à la pièce tubulaire creuse et à l'autre pièce par brasage après que ledit élément a été introduit à l'intérieur de l'extrémité ouverte de la pièce tubulaire creuse. Dans une seconde forme de réalisation décrite, lorsque ledit élément a été introduit dans l'extrémité ouverte de la pièce tubulaire creuse, la paroi latérale dudit élément est d'abord assemblée par brasage à la pièce tubulaire creuse. Ensuite, l'élément tubulaire creux est placé contre l'autre pièce et la paroi d'extrémité de l'élément de renfort est fixée à l'autre pièce par brasage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront d'après la description ci-dessous. L'invention est décrite ici, à titre d'exemple unique, en faisant référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en plan illustrant l'élément de renfort employé dans l'assemblage tubulaire des figures 3 et 4 lorsqu'il se trouve dans sa forme initiale plate, présentant des secteurs de stabilisation. - la figure 2 illustre l'élément de renfort de la figure 1 après emboutissage avant son introduction dans l'extrémité ouverte de l'une des pièces tubulaires. - la figure 3 est une vue latérale en élévation, avec coupe partielle, illustrant une première forme d'assemblage tubulaire construit en utilisant l'élément de renfort selon la présente invention. - la figure 4 est une vue de dessus illustrant l'assemblage tubulaire de la figure 3. L'élément de renfort illustré aux dessins est particulièrement utile pour assembler deux pièces tubulaires ensemble, par exemple 2 et 4, dans la construction d'un cadre de bicyclette. Comme l'indique la figure 3, la pièce tubulaire 2 est assemblée à son extrémité ouverte à la face extérieure de l'élément tubulaire 4 sous un angle aigu. Selon la présente invention, la pièce tubulaire 2 est assemblée à la pièce tubulaire 4 en utilisant un autre élément, appelé ci-dessous élément de renfort et généralement désigné par le numéro 10, pour le distinguer du raccord extérieur communément employé dans la construction des cadres de bicyclette et d'autres dispositifs semblables. Dans l'assemblage tubulaire obtenu par l'emploi de l'élément de renfort 10, cet élément est placé à l'intérieur de l'extrémité ouverte de la pièce tubulaire 2. L'élément comporte une paroi latérale 12 de même configuration que et fixée sur la face intérieure de l'extrémité ouverte de la pièce tubulaire 2, et une paroi d'extrémité 14 formée à même, et s'étendant sur le travers de la paroi latérale 12. La paroi d'extrémité 14 arrive sensiblement au ras de l'extrémité ouverte de la pièce tubulaire 2 et se trouve fixée sur la face extérieure de la pièce tubulaire 4. La construction de l'élément de renfort 10, et un procédé pour sa fabrication (par une opération analogue à un emboutissage profond) sont plus particulièrement illustrés sur les figures 1 et 2. Quand l'élément de renfort 10 est fabriqué par un procédé analogue à un emboutissage profond, un flan plat 10' de forme voulue est d'abord embouti dans une tôle métallique plate comme l'indique la figure 1. Le flan plat 10' subit ensuite un formage par emboutissage dans une matrice d'emboutissage au cours d'une seule opération à double action, qui lui donne la forme représentée à la figure 2. Le flan plat représenté sur la figure 1, comporte une partie centrale 14' qui, dans la forme emboutie de l'élément tel qu'il est représenté à la figure 2, délimite la paroi d'extrémité 14 de - l'élément. Le flan 10' est une surface concave convenablement inclinée, intégrée à une partie cylindrique à quatre fentes, comme l'indique la figure 2. Le flan 10' est encore formé avec un orifice central 18 traversant la partie 14', et un autre orifice facultatif 20 traversant chacune des oreilles 12a'-12d'. L'orifice 18 apparaît donc au centre de la paroi d'extrémité 14 après emboutissage de l'élément interne représenté sur la figure 2, tandis que les orifices 20 sont formés à travers les -oreilles 12a-12d délimitant la paroi latérale de l'élément. L'orifice central 18 a de préférence une forme non circulaire, par exemple, une forme carrée, car il peut servir à repérer la position dans l'outil d'emboutissage au moment o l'élément est formé par le procédé d'emboutissage. Les orifices 20 en option qui traversent les oreilles 12a-12b, sont représentés avec une forme circulaire, mais ils peuvent aussi avoir une forme différente. Ces orifices constituent une disposition de répartition des efforts dans l'assemblage. 5. Pendant la procédure d'emboutissage, les oreilles 12a'- 12d' sont courbées vers l'extérieur du plan de la partie centrale 14', afin de former la partie cylindrique à quatre fentes. Lorsque l'élément de renfort 10 représenté sur la figure 2 a été formé comme expliqué ci-dessus, il est introduit dans l'extrémité ouverte de la pièce tubulaire 2, la paroi d'extrémité 14 étant sensiblement à ras avec, et orientée transversalement par rapport à l'extrémité ouverte de la pièce tubulaire. La pièce tubulaire 2 avec son oreille interne 10 est ensuite maintenue solidement contre la face extérieure de la pièce tubulaire 4, et tout l'ensemble est alors brasé par un procédé de brasage classique. Le brasage peut aussi être obtenu par une procédure en deux opérations, selon laquelle l'élément 10 est d'abord brasé à la pièce tubulaire 2, et puis brasé à la face extérieure de la pièce tubulaire 4. Le flan 10' a des dimensions telles que, dans sa forme emboutie comme illustré sur la figure 2, les faces extérieures des oreilles 12a-12d délimitant la paroi latérale 12, viennent en contact étroit avec la face intérieure de la pièce tubulaire 2 de façon à maintenir l'élément en place jusqu'à ce qu'il soit fixé par l'opération ultérieure de brasage. On voit donc que l'assemblage illustré présentera une forte robustesse mécanique du fait de l'augmentation de la surface de contact créée par l'élément de renfort 10 pour assembler les deux pièces tubulaires 2, 4 ensemble. Egalement, puisque l'élément de renfort 10 est caché et invisible, l'assemblage tubulaire présente un aspect net, sans rupture. La stabilisation au moyen des quatre fentes orientées selon les courbures apporte un autre avantage important. Elle facilite l'emboutissage du flan pour lui donner la forme de la patte interne, représentée sur la figure 2, au moyen d'une seule opération d'emboutissage en deux étapes. Bien que l'élément de renfort 10 ait été présenté ci- dessus comme fabriqué par un procédé analogue à un emboutissage profond, on notera qu'il pourrait être fabriqué par d'autres procédés, par exemple, par un procédé de moulage par injection ou par un procédé classique d'emboutissage profond en plusieurs étapes. L'élément de renfort est également utilisable dans d'autres applications que l'assemblage de deux pièces tubulaires entre elles pour fabriquer un cadre de bicyclette. D'autres variantes, modifications et applications de l'invention apparaîtront évidentes à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1) Elément de renfort interne pour assemblage de deux pièces tubulaires, caractérisé en ce qu'il comprend une partie cylindrique à quatre fentes axiales, solidaire d'une paroi d'extrémité concave. 2) Elément de renfort interne selon la revendication 1, dans lequel ledit élément est formé à partir d'un flan plat matricé par un procédé d'emboutissage à double action en une seule étape. 3) Elément de renfort interne selon la revendication 2, dans lequel ledit flan comporte quatre parties de stabilisation dont deux sont disposées symétriquement par rapport à l'axe longitudinal tandis que les deux autres sont disposées le long de l'axe transversal. 4) Elément de renfort interne selon la revendication 3, dans lequel ledit flan plat comporte quatre oreilles, dont deux se trouvent dans la direction de l'axe longitudinal de symétrie tandis que les deux autres se trouvent dans la direction de l'axe transversal. ) Elément de renfort interne selon la revendication 1, dans lequel ledit élément est assemblé auxdites pièces tubulaires creuses par brasage. 6) Elément de renfort interne selon la revendication 1, dans lequel ladite paroi d'extrémité comporte un orifice central. 7) Elément de renfort interne selon la revendication 6, dans lequel ledit flan plat embouti comporte un orifice central de repérage et d'orientation en cours d'usinage qui n'est pas circulaire. 8) Elément de renfort interne selon la revendication 2, dans lequel ledit flan comporte des orifices de répartition des efforts aux extrémités des parties massives des oreilles formées. 9) Elément de renfort interne brasé selon la revendication 2, dans lequel lesdites parties de stabilisation sectorielles comportent des orifices de stabilisation à la jonction. ) Elément de renfort interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit flan est adapté à former une variété d'éléments de renfort angulaires et de diamètres de tubes à utiliser pour construire des cadres de bicyclette. 1l) Procédé de fabrication d'un élément de renfort interne d'assemblage comprenant les opérations suivantes: a) matrigage d'un flan plat dans une plaque métallique suivant une configuration voulue, laquelle comporte une partie centraleo dans laquelle est formé un orifice central de positionnement des outils et d'ou partent quatre oreilles ou languettes formées par les découpes sectorielles ayant des extrémités arrondies avec un orifice de repérage central non circulaire et des orifices de répartition des efforts de l'assemblage par brasure sur les extrémités des oreilles; b) mise en place dudit flan dans l'appareil de formage et usinage à force dans une matrice d'emboutissage par un seul procédé à double action, la première action formant une surface concave tandis que la seconde action consiste à emboutir le cylindre fendu de stabilisation; c) dégagement de l'élément de renfort d'assemblage par rapport à la matrice d'emboutissage. 12) Elément de renfort interne pour assembler en bout une extrémité d'un premier élément tubulaire à une surface extérieure d'un second élément tubulaire, ledit élément de renfort interne étant formé à partir d'un flan plat en tôle comportant une pluralité de lobes s'étendant vers l'extérieur, ledit élément possédant un axe longitudinal et une paroi extrême, ladite paroi extrême définissant une concavité cylindrique emboutie s'étendant généralement radialement, et une section de paroi latérale cylindrique fendue axialement, emboutie et venue de matière avec ladite paroi extrême, ladite paroi latérale cylindrique comprenant une pluralité de sections formées à partir desdits lobes. 13) Elément de renfort interne comme revendiqué à la revendication 12, dans lequel ladite concavité cylindrique s'étendant généralement radialement possède un axe perpendiculaire audit axe longitudinal, et dans lequel ladite paroi latérale cylindrique comprend au moins deux desdites sections (12d-12c et 12a-12b) séparées par des fentes (16b et 16d) qui coupent ladite concavité cylindrique s'étendant généralement radialement. 14) Elément de renfort interne comme revendiqué à la revendication 12, dans lequel ladite paroi latérale cylindrique comprend quatre desdites sections formées à partir desdits lobes. ) Elément de renfort interne comme revendiqué à la revendication 12, dans lequel ladite concavité cylindrique h s'étendant généralement radialement possède un axe qui coupe ledit axe longitudinal selon un angle incliné par rapport à 90 , ladite paroi latérale étant inclinée, à l'une des extrémités de ladite concavité cylindrique s'étendant généralement radialement, selon un angles. obtus par rapport à ladite paroi extrême et, à l'autre extrémité de ladite concavité cylindrique s'étendant généralement radialement, selon un angle aigu, et dans lequel ladite paroi latérale cylindrique comprend au moins trois sections formées à partir desdits lobes (12c-12b, 12a-12b). 16) Assemblage en bout brasé entre une extrémité d'un premier élément tubulaire et une surface extérieure d'un second élément tubulaire, ledit assemblage brasé étant supporté à l'intérieur par un élément de renfort interne formé à partir d'un flan plat en tôle comportant une pluralité de lobes s'étendant vers l'extérieur, ledit élément possédant un axe longitudinal et une paroi extrême, ladite paroi extrême définissant une concavité cylindrique emboutie s'étendant généralement radialement, et une section de paroi latérale cylindrique fendue axialement, emboutie et venue de matière avec ladite paroi extrême, ladite paroi latérale cylindrique comprenant une pluralité de sections formées à partir desdits lobes.