Brevet FR2734194A1 — publié le 19961122

L'invention concerne un procédé d'assemblage d'une structure en profilés tubulaires, plus particulièrement d'un cadre de bicyclette ou analogues, lesdits profilés tubulaires étant du type métallique, notamment en alliage d'aluminium ou similaire. En fait, l'on connaît déjà bon nombre de procédés tout particulièrement adaptés pour l'assemblage d'un cadre de bicyclettes. Ces procédés font appel, habituellement, à des techniques de soudure ou de brasage ou encore de collage, techniques bien qu'étant parfaitement maîtrisées, ont toutes leurs inconvénients. Ainsi, les procédés d'assemblage par soudure ou brasage, lorsqu'ils sont plus particulièrement appliqués pour l'assemblage d'un cadre constitué de profilés tubulaires en métal léger non ferreux, par exemple, à base d'aluminium, sont d'exécution délicate sans compter que l'échauffement local qu'ils engendrent conduit ú des modifications des caractéristiques mécaniques de l'alliage. Aussi, de manière systématique, un cadre de bicyclette réalisé selon de tels procédés fatigue rapidement à hauteur des jonctions des profilés tubulaires, allant jusqu'à la rupture d'un profilé tubulaire à proximité immédiate d'une soudure. Ces procédés habituels d'assemblage par soudure ou brasage sont, en outre, d'exécution longue et ne peuvent être réalisées que par une main- d'oeuvre hautement qualifiée. De plus, il est indispensable, dans de nombreux cas, de procéder à une opération d'ébavurages et meulages afin d'éliminer coulures et irrégularités en vue d'un résultat soigné. Il est évident qu'il en découle un coût de revient élevé. A priori, les procédés d'assemblage par collage répondent au problème précité. En fait, cela n'est vrai que partiellement dans la mesure o le collage n'est envisageable que si, à hauteur deo jonctions des profilés tubulaires, il y a embo5tement possible de ces derniere au travers de raccords appropriés. A ce propos, les documents FR-A-2.245.520 et FR-A-2.318. 333 décrivent de tels raccords autorisant 1'assemblage d'é16léments de cadres de cycles par collage. Ainsi, l'on dispose de raccords de tige de selle, de raccords de pédaliers, de raccords de tube de guidon et de raccords de tête de fourche. Or, ces raccords, assurant la jonction d'au moins deux profilés tubulaires s'étendant dans des directions différentes, sont nécessairement exécutés, soit par mécano- soudure, soit par fonderie, sur des lignes de fabrication parallèles, de sorte qu'ils représentent une part non négligeable dans le coût de revient du cadre de cycle définitivement obtenu. De plus, les colles employées présentent, nécessairement, des performances de haut niveau. Elles sont donc onéreuses, sans compter que leur durcissement, par polymérisation, nécessite un certain temps pendant lequel il est nécessaire de maintenir, solidement, les pièces assemblées en évitant tout déplacement relatif entre elles. A ce propos, dans le cadre du document n 2.318.333, il a été imaginé des raccords qui tentent d'éviter ces mouvements relatifs des pièces assemblées pendant l'opération de polymérisation de la colle. Finalement, en tenant compte des impératifs qui précèdent, l'on constate que les procédés d'assemblage par collage, s'ils sont, à priori, attractifs en raison des avantages qu'ils procurent par rapport aux procédés d'assemblage par soudure ou brasage, n'en sont pas moins contraignants à tel point qu'ils engendrent, souvent, un coût de revient supérieur. La présente invention se propose de répondre à 1'ensemble des inconvénients précités, ceci au travers d'un procédé d'ass-emblage particulièrement efficace, tant du point de vue des avantages mécaniques qui en découlent que du coût de revient qu'il engendre pour sa mise en oeuvre. Il est encore une particularité du procédé selon l'invention qu'il est intéressant de relever et qui consiste en ce que la préparation des pièces, avant assemblage est particulièrement simplifiée permettant, là encore, de réduire le coût de revient du cadre d'une bicyclette. A cet effet, l'invention concerne un procédé d'assemblage d'une structure en profilés tubulaires, plus particulièrement d'un cadre de bicyclette ou analogue, lesdits profilés tubulaires étant du type métallique, notamment en alliage d'aluminium ou similaire, caractérisé par le fait que - l'on préassemble tout ou partie de ladite structure de manière que les profilés tubulaires qui la composent soient maintenus en contact à hauteur de leur zone de jonction; - l'on assure la présence d'un métal d'apport au niveau de cette ou ces zones de jonction; - l'on trempe tout ou partie de ladite structure ainsi préassemblée et maintenue, dans un bain de sel en température de manière à garantir une diffusion complète du flux à l'intérieur desdits profilés, plus particulièrement au niveau de leur zone de jonction, et provoquer la fusion du métal d'apport assurant la liaison; - puis l'on procède à une opération de trempe sur la structure assemblée. En outre, selon l'invention, pour préassembler deux profilés tubulaires dont le bout d'extrémité d'un premier profilé doit être rendu solidaire de la périphérie du second profilé, celui-ci comporte, au niveau de sa périphérie un orifice de section ajustée au passage du bout d'extrémité du premier profilé tubulaire tandiLs que dans la partie interne du second profilé et au moins au droit de l'orifice est engagé un embout d'assemblage de section externe ajustée à la section interne du second profilé de manière à constituer une butée limitant l'engagement du bout d'extrémité du premier profilé tubulaire. Quant au métal d'apport, il peut être interposé entre le premier profilé et le second profilé, au niveau de leur zone de jonction. Mais il est tout particulièrement avantageux de chemiser l'embout d'assemblage, de ce métal d'apport, qui lors de sa fusion, d'une part, assure la liaison dudit embout d'assemblage et du second profilé tubulaire et, d'autre part, par capillarité, s'infiltre au niveau de la zone de jonction de ce second profilé tubulaire et du premier profilé tubulaire de manière à les rendre solidaires. Les avantages qui résultent de la présente invention consistent, essentiellement, en ce que le cadre de cycle, issu d'un tel procédé mettant en oeuvre la technique de soudobrasage, est d'une parfaite homogénéité en ce qui concerne les caractéristiques mécaniques dans la mesure o , chacune des parties de ce cadre a subi, simultanément, un même traitement thermique. En outre, la mise en oeuvre du procédé selon l'invention évite les multiples opérations de reprise ultérieures du type ébavurage et autres, car elle permet de maîtriser, d'une manière précise, la quantité de métal d'apport intervenant au niveau d'une jonction, sans compter que le procédé permettant une diffusion par capillarité de ce métal d'apport à hauteur des zones de jonction, évite tout phénomène de reflux et, donc, les coulures éventuelles. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre se rapportant à un mode de réalisation qui n'est donné qu'à titre d'exemple indicatif et non limitatif. La compréhension de cette description sera facilitée en se référant aux dessins joints en annexe et dans lesquels: - la figure 1 est une représentation schématisée d'un cadre de bicyclette; - la figure 2 est une vue schématisée et en coupe partielle du tube de direction auquel sont reliés, respectivement, le tube horizontal supérieur et le tube diagonal; - la figure 3 est une vue schématisée du boîtier de pédaliers recevant, respectivement, l'extrémité du tube diagonal, celle du tube de selle ainsi que la paire de base arrière. La présente invention concerne, plus particulièrement, un procédé d'assemblage d'une structure en profilé tubulaire, notamment d'un cadre i de bicyclette ou analogue dont un exemple de réalisation est illustré dans la figure 1. En fait, un tel cadre 1 de bicyclette est constitué, essentiellement, par un tube horizontal supérieur 2, un tube diagonal 3, ces deux étant reliés par un tube de direction 4, et un tube de selle 5 venant rejoindre l'extrémité inférieure du tube diagonal 3 au niveau d'un boîtier de pédaliers 6. Ce cadre 1 comporte, également, de manière habituelle, une paire de bases arrières 7 reliant le boîtier de pédaliers 6 à des pattes de fixation 8 à même de recevoir l'axe d'une roue arrière. De plus, depuis lesdites pattes de fixation 8 jusqu'à l'extrémité supérieure du tube de selle 5, s'étendent des haubans arrières 9. Tel que visible sur cette figure 1, l'ensemble de ces profilés tubulaires 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 que compose la structure correspondant au cadre 1 de bicyclette ou analogue, sont rendus solidaires les uns des autres de telle manière qu'un tube est soit monté en bout d'un autre tube et/ou il coopère, à son ou ses extrémités, avec le pourtour d'un autre tube qui s'étend suivant une direction différente. Le procédé selon l'invention trouve tout son intérêt lorsque les profilés tubulaires composant la structure sont de type métallique et, comme cela est souvent le cas, pour les cadres de bicyclettes, en un alliage léger d'aluminium ou similaire. En effet, le procédé selon l'invention consiste à faire appel à la technique de soudobrasage. Ainsi, ce procédé prévoit: - de préassembler tout ou partie de la structure, notamment du cadre 1, de manière que les profilés tubulaires 2 à 9 qui la composent soient maintenus en contact les uns par rapport aux autres à hauteur de leur zone de jonction A à G; l'on assure la présence d'un métal d'apport au niveau de cette ou ces zones de jonction A à G; - l'on trempe tout ou partie de ladite structure, ainsi préassemblée et maintenue, dans un bain de sel en température de manière à garantir une diffusion complète du flux à l'intérieur desdits profilés 2 à 9, plus particulièrement au niveau de leur zone de jonction A à G, et provoquer la fusion du métal d'apport destiné à assurer la liaison. Selon un premier mode de réalisation, le clinquant que constitue le métal d'apport, adopte les contours du chant d'extrémité du profilé tubulaire destiné à être rendu solidaire en périphérie d'un autre profilé tubulaire s'étendant dans une direction différente. Dans un tel cas de figure, ce clinquant correspondant au métal d'apport constitue l'interface entre les tubes à assembler, au niveau de leur zone de jonction. Dans ces conditions, au cours du préassemblage du cadre 1, il est nécessaire de maintenir en position ce clinquant correspondant au métal d'apport. Dans ce but, il peut être soit légèrement soudé voire même riveté sur l'un ou l'autre des tubes à assembler. Une telle solution peut paraître quelque peu contraignante dans la mesure o il faut, d'une part, découper et configurer le clinquant correspondant au métal d'apport selon des formes requises qui, dans certains cas, sont particulièrement complexes notamment si l'on envisage la situation du point de vue de la liaison du tube de selle 5 du tube diagonal 3 et du boîtier de pédaliers 6. D'autre part, l'opération consistant à prépositionner ce métal d'apport sur l'un des tubes est elle aussi fastidieuse, que l'on procède par rivetage ou par soudure. En outre, le préassemblage du cadre 1 est, lui aussi, rendu particulièrement complexe, en l'absence de moyens pour prépositionner un profilé tubulaire par rapport à un autre. A ce propos, une première solution consiste, pour préassembler deux profilés tubulaires, (par exemple 2 et 4 tels qu'illustrés sur la figure 2), dont le bout d'extrémité 10 d'un premier profilé, dans ce cas le tube horizontal 2, doit être rendu solidaire de la périphérie 11 du second profilé, ici le tube de direction 4, aménagé au niveau de la périphérie 11 de ce dernier, un orifice 12 de section ajustée au passage du bout d'extrémité 10 du premier profilé 2. Cette solution peut être considérée, en soi, comme suffisante puisqu'elle permet, effectivement, de positionner, les uns par rapport aux autres, les profilés tubulaires 2 à 9 correspondant au cadre 1. Toutefois, dans une telle solution l'on ne maîtrise pas la profondeur d'engagement du bout d'extrémité 10 du premier profilé 2 à l'intérieur du second profilé tubulaire 4 au travers de l'orifice 12. Aussi, il a été imaginé, selon l'invention, d'engager, dans le second profilé 4 un embout d'assemblage 13 à même de se positionner au moins au droit de l'orifice 12 et dont la section externe est ajustée à la section interne dudit second profilé 4. De la sorte, cet embout d'assemblage 13 vient définir, avec les parois périphériques de l'orifice 12, un logement 14 dans le fond duquel peut être repoussé, en butée, le bout d'extrémité 10 du premier profilé tubulaire 2. Avantageusement, cet embout d'assemblage 13 est lui-même de type tubulaire de manière à laisser circuler, dans sa partie interne, le flux du bain de sel lequel peut, ainsi, venir réchauffer les profilés à hauteur de leur zone de jonction A à G. Dans ce même but, ledit embout d'assemblage 13 peut comporter, sur sa périphérie, une ouverture 15 de section plus réduite par rapport à l'orifice 12 et venant se situer au droit de ce dernier de sorte que le flux du bain de sel puisse pénétrer à l'intérieur du premier profilé 2 précisément au niveau de la zone de jonction B de manière à favoriser la fusion du métal d'apport M. Cette dernière précaution est tout particulièrement utile lorsqu'un profilé, tel que le tube horizontal 2 ou encore le tube diagonal 3, est rendu solidaire, en bout de chacune de ses extrémités, de la périphérie d'un autre tube, dans un cas, le tube de direction 4 et le tube de selle 5 et, dans l'autre cas, ledit tube de direction 4 et le boîtier de pédaliers 6. Il est encore une particularité de l'invention qui consiste à chemiser l'embout d'assemblage 13 au moins dans sa zone se situant au droit de l'orifice 12 et, sensiblement, sur les pourtours de ce dernier, d'un métal d'apport M. Ainsi, étant donné qu'après préassemblage, le bout d'extrémité 10 du premier profilé 2 est poussé en butée dans le fond du logement 14 et, donc, contre l'embout d'assemblage 13, il est, par là même, maintenu en contact avec le métal d'apport de sorte que, lors de la fusion de ce dernier, il se produira la liaison: - entre l'embout d'assemblage 13 et le bout d'extrémité 10 du premier profilé 2; - entre l'embout d'assemblage 13 et le second profilé 4; - entre le premier profilé 2 et les parois délimitant l'orifice 12 du second profilé 4 en raison de l'infiltration par capillarité du métal d'apport en fusion dans cette zone. Du même coup, l'on observe que l'on a résolu le problème de la forme complexe du clinquant constituant le métal d'apport tel que cela fut prévu dans la solution précédemment exposée. Bien évidemment, l'on peut envisager de chemiser, totalement, l'embout d'assemblage 13, tout particulièrement lorsque celui-ci prend position à l'intérieur du tube de direction 4 ou dans le boîtier de pédaliers 6. Ceux-ci comportent, en effet, plusieurs orifices 12; 12A, 12B, au droit desquels peut être positionné un embout d'assemblage 13 en une seule pièce. De plus, l'embout d'assemblage 13, inséré dans le tube de direction 4 et celui engagé dans le boîtier de pédaliers 6 et tube de selle, peuvent remplir la fonction, respectivement, de douille de direction, de douille de pédaliers et douille de selle. Ainsi, il peuvent présenter tous les usinages 16 et 17 nécessaires à la réception de pièces de guidage et de roulement pour l'axe de direction, l'axe du pédalier et la tige de selle. Il s'agit, là, bien évidemment, d'avantages considérables puisque l'on vient limiter, d'autant, le nombre des opérations d'assemblage pour le montage d'une bicyclette par exemple. Il convient d'observer que, tel qu'illustré dans la figure 2, l'embout d'assemblage 13 peut comporter des moyens de positionnement 21 destinés à coopérer avec des moyens complémentaires 22 correspondant au tube 4 qu'il équipe pour assurer son positionnement convenable axialement et/ou angulairement à l'intérieur de ce dernier. Ainsi, ces moyens de positionnement 22 peuvent se présenter, selon un exemple de réalisation parmi d'autres, sous forme d'un rebord, notamment tronconique, équipant l'une des extrémités 23 de l'embout d'assemblage 13, ce rebord coopérant avec une surface d'appui de forme conjuguée sur ledit tube 4. Ce rebord peut encore présenter un ergot ou autre moyen d'indexation de son positionnement angulaire sur ladite surface d'appui. Tel qu'illustré dans la figure 1, sur les différents profilés tubulaires 2 à 9 peuvent être engagés des embouts 20 ayant une fonction décorative ou permettant d'améliorer la rigidité de ces profilés tubulaires au niveau de leurs jonctions. Bien entendu, ces embouts 20 peuvent être rendus solidaires de ces extrémités desdits profilés tubulaires d'une manière analogue à la solution mise en oeuvre pour relier un embout d'assemblage 13 à l'intérieur d'un tel profilé tubulaire. Ainsi, l'on peut chemiser les extrémités, par exemple, du tube horizontal 3 d'un métal d'apport avant d'emmancher les embouts 20. Toutefois, l'on observera que, là encore, la liaison peut être obtenue par capillarité et infiltration du métal en fusion entre les embouts 20 et le profilé tubulaire sur lequel ils sont montés, tout particulièrement, au niveau de la zone de contact de ces embouts 20 avec la périphérie de l'autre profilé tubulaire s'étendant suivant une direction différente. De la même manière, l'on peut prévoir, selon le procédé, d'implanter des renforts à l'intérieur des profilés tubulaires 2 à 9 dont la liaison est obtenue par fusion d'un métal d'apport disposé au niveau des zones de jonction de ces renforts avec le ou les profilés tubulaires dans lesquels ils sont placés. En finalité, le procédé selon la présente invention remédie à l'ensemble des inconvénients découlant d'un procédé d'assemblage du type soudure ou brasage. En effet, une fois le cadre 1 préassemblé, il est noyé, dans son intégralité, dans le bain de sel et, par conséquent, élevé à une même température. A l'issue de cette opération, ce cadre peut être refroidi brutalement de manière à lui faire subir une opération de trempe totale, il en résulte une homogénéité au niveau des caractéristiques mécaniques s'étendant le long de chacun des profilés tubulaires, y compris au niveau de leurs jonctions. Un traitement supplémentaire de durcissage en fonction du besoin est appliqué. Par rapport au collage, l'on résout le problème du temps de séchage, puisque, après immersion du cadre i dans le bain de sel, la liaison entre les profilés tubulaires est immédiate. De plus, contrairement au collage, l'on s'affranchit, ici, de l'usage de raccords mécanosoudés ou obtenus par un quelconque autre procédé tel que le moulage ou analogue. Par conséquent, la présente invention présente bon nombre d'avantages qui font qu'elle représente un progrès important dans le domaine technique considéré. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. Revendications 1. Procédé d'assemblage d'une structure en profilé tubulaire, plus particulièrement d'un cadre (1) de bicyclette ou analogue, lesdits profilés tubulaires (2 à 9) étant du type métallique, notamment en alliage d'aluminium ou similaire, caractérisé par le fait que: - l'on préassemble tout ou partie de ladite structure de manière que les profilés tubulaires (2 à 9) qui la composent soient maintenus en contact à hauteur de leur zone de jonction (A à G); - l'on assure la présence d'un métal d'apport (M) au niveau de cette ou ces zones de jonction (A à G); - l'on trempe tout ou partie de ladite structure (1), ainsi préassemblée et maintenue, dans un bain de sel en température de manière à garantir une diffusion complète du flux à l'intérieur desdits profilés (2 à 9), plus particulièrement au niveau de leur zone de jonction (A à G), et provoquer la fusion du métal d'apport (M) assurant la liaison; - puis l'on procède à une opération de trempe sur la structure (1) assemblée. 2. Procédé d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, pour préassembler deux profilés tubulaires (2, 4) dont le bout d'extrémité (10) d'un premier profilé (2) doit être rendu solidaire de la périphérie (11) d'un second profilé (4), celui-ci comporte, au niveau de sa périphérie (11), un orifice (12), de section ajustée au passage du bout d'extrémité (10) du premier profilé tubulaire (2). 3. Procédé d'assemblage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que, dans la partie interne du second profilé (4) et au moins au droit de l'orifice (12), est engagé un embout d'assemblage (13) de section externe ajustée à la section interne du second profilé (4) de manière à constituer une butée limitant l'engagement du bout d'extrémité (10) du premier profilé tubulaire (2) dans ledit orifice (12). 4. Procédé d'assemblage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on vient chemiser l'embout d'assemblage (13), au 1l moins dans sa zone se situant au droit de l'orifice (12) et, sensiblement, sur les pourtours de ce dernier, d'un métal d'apport (M) pour, d'une part, assurer la liaison dudit embout d'assemblage (13) et du second profilé tubulaire (4) et, d'autre part, pour permettre, à ce métal d'apport (M), de s'infiltrer, par capillarité, au moins au niveau de la zone de jonction (B) de ce second profilé tubulaire (4) et du premier profilé tubulaire (2) de manière à les rendre solidaires. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que l'embout d'assemblage (13) est choisi de type tubulaire laissant circuler, dans sa partie interne, le flux du bain de sel. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'embout d'assemblage (13), de forme tubulaire, comporte, sur sa périphérie, une ouverture (15) de section plus réduite par rapport à l'orifice (12) et venant se situer au droit de ce dernier autorisant le liquide du bain de sel à pénétrer à l'intérieur du premier profilé tubulaire (2), plus particulièrement au niveau de la zone de jonction (B). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé par le fait qu'avant ou après assemblage l'embout d'assemblage (13) est usiné permettant la réception de pièces de guidage, de roulement ou analogue. 8. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que sur le ou les profilés tubulaires (2 à 5), l'on vient engager, en cours de préassemblage de la structure (1), des embouts (20) rendus solidaires du ou des profilés tubulaires (2 à 5) par fusion d'un métal d'apport au cours de l'opération de trempe dans un bain de sel en température. 9. Procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au cours du préassemblage de la structure, l'on implante des renforts à l'intérieur des profilés (2 à 5) dont la liaison est obtenue par fusion d'un métal d'apport disposé au niveau des zones de jonction de ces renforts avec le ou les profilés tubulaires dans lesquels ils sont placés. 10. Cadre (1) pour bicyclettes ou analogues, issu d'un procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 3 à 9 et comportant, notamment, un tube horizontal supérieur (2), un tube diagonal (3), ces deux étant reliés par un tube de direction (4), un tube de selle (5) rejoignant l'extrémité inférieure du tube diagonal (3) au niveau d'un boîtier de pédaliers (6), une paire de bases arrières (7) et des haubans arrières (9), caractérisé par le fait que dans le tube de direction (4), dans le boîtier de pédaliers (6) et dans la partie supérieure du tube de selle (5) est inséré un embout d'assemblage (13) constituant, respectivement, la douille de direction, la douille de pédaliers et la douille recevant la tige de selle comportant le ou les usinages (16, 17) nécessaires à la réception de pièces de guidage et de roulement pour, respectivement, l'axe de direction, l'axe du pédalier et la tige de selle. 11. Cadre (1) pour bicyclettes ou analogues selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'embout d'assemblage (13) comporte des moyens de positionnement (21) à même de coopérer avec des moyens complémentaires (22) correspondant au tube (4) qu'il équipe pour assurer son positionnement axial et/ou angulaire à l'intérieur de ce dernier.