Brevet FR2757477A1 — publié le 19980626

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un cadre de cycle en matériau composite. Les matériaux utilisés pour la réalisation des cycles ne cessent d'évoluer . initialement en métaux tels que l'aluminium ou l'acier, les cadres et les fourches de cycles ont ensuite été fabriqués en alliages, notamment en alliages comprenant du titane. Plus récemment, des cadres en fibres de carbone sont apparus. La fibre de carbone présente l'avantage d'avoir une rigidité et une élasticité telles que le cadre reprend sa forme après l'effort, à la différence de ceux en aluminium, en acier ou en titane, qui se voilent lorsqu'ils ont dépassé leur limite élastique. De plus, le carbone est connu pour optimiser les matériaux qui lui sont associés : ainsi, il existe des cadres en alliage de fibres de carbone et titane, de fibres de carbone et de fibres aramides du genre de celles commercialisé sous la marque enregistrée KEVLAR (dont le rôle essentiel est la filtration des vibrations), ou encore des cadres en matériaux composites. Le principal inconvénient de la fibre de carbone est d'être particulièrement onéreuse. Les structures des cadres sont également variées des cadres tubulaires et des cadres monobloc sont actuellement commercialisés. Les cadres monobloc présentent sur les cadres tubulaires l'avantage d'éviter les déperditions d'énergie au niveau des raccords et des soudures, d'être plus légers et de favoriser la pénétration dans l'air, critère pris en compte pour la haute compétition. Un procédé de fabrication des cadres de l'art antérieur consiste à découper dans de la mousse ou dans du bois la forme du cadre, puis à enrober le cadre en mousse ou en bois ainsi obtenu avec un des matériaux décrits ci-dessus. Ce procédé présente l'inconvénient de fournir des cycles de poids élevé. De plus, les cadres obtenus à l'issue de cette étape présentent un état de surface qui n'est pas satisfaisant et il est nécessaire de prévoir ensuite une étape de polissage, ce qui augmente sensiblement le prix de revient du cycle obtenu. Un autre procédé de l'art antérieur consiste à réaliser deux demi-coques en matière plastique, et à les recouvrir de matériau composite. Les deux demi-coques sont introduites dans un moule, soudées par chauffage, et le cadre est réalisé par insufflation d'air dans la gaine en plastique ainsi formée. Ce procédé, qui permet d'obtenir un cadre en carbone creux soufflé, présente l'inconvénient d'imposer l'existence d'un plan de joint, ce qui a pour conséquence d'avoir à faire ensuite un ébavurage et une finition manuels par ajout de matière. L'obtention d'une qualité esthétique suffisante nécessite également l'application d'un revêtement de type peinture. Pour notamment remédier à ces inconvénients, le but principal de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication d'un cadre de cycle qui permette d'obtenir un cadre qui n'ait pas besoin de finition manuelle après sa sortie du moule. Le procédé de fabrication d'un cadre de cycle selon l'invention est caractérisé en ce que l'on prépare un noyau, l'on place le noyau ainsi préparé dans un moule possédant les dimensions définitives du cadre, I'on soumet ce noyau placé dans le moule à une pression, puis l'on chauffe le moule. La préparation du noyau consiste à gonfler ou à remplir une poche au moyen d'un fluide, éventuellement solidifiable, cette poche ayant la forme du cadre souhaité, puis à enrober ce noyau d'un produit ou dispositif anti-adhérent recouvert ensuite d'une ou plusieurs couches de matériau composite. De préférence, cette poche est une vessie ou bien une baudruche. Avantageusement, le fluide qui sert à remplir la poche est du plâtre dissout dans de l'eau, ou une mousse dissoute dant tout solvant approprié, ou tout moyen permettant d'obtenir un cadre rigide ou semirigide, et capable de résister à la pression. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, le fluide qui sert à remplir la poche est un gaz. Dans ce cas, suivant une variante de l'invention, la poche gonflée par le gaz est, après chauffage du moule, dégonflée, puis récupérée. On enduit ensuite le noyau avec un produit ou dispositif anti-adhérent, que l'on recouvre ensuite de matériau composite. De préférence, le produit anti-adhérent est du polytetrafluoroéthylène du genre de celui commercialisé sous la marque enregistrée TEFLON ou un gel silicone. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le matériau composite est une résine époxyde, recouverte ensuite par un tissu de fibres de verre, éventuellement renforcé par des fibres de carbone sur les zones sujettes aux plus fortes contraintes. Avantageusement, ce tissu contient entre 70 et 80 % de fibres de verre et entre 20 et 30 % de fibres de carbone. De préférence, ce tissu contient 75 % de fibres de verre et 25 % de fibres de carbone. Suivant un mode de réalisation particulier de l'invention, la pose du produit ou dispositif anti-adhérent et/ou du matériau composite est réalisée manuellement. On place ensuite le noyau obtenu dans un moule, où il est soumis à une pression. Suivant un autre mode de réalisation particulier de l'invention, la pression dans le moule est appliquée au moyen d'air comprimé. Avantageusement, la pression d'air appliquée est inférieure à 10.105 Pa et de préférence de l'ordre de 7.105 Pa. Le moule contenant le noyau enrobé est ensuite chauffé à une température au moins égale à la température de polymérisation d'au moins un des constituants du matériau composite. Enfin, suivant un mode de réalisation préféré, le procédé selon l'invention est réalisé en série. Un avantage de l'invention est de permettre de réaliser un cycle dans lequel le poids du cadre et de la fourche (à l'exclusion des inserts) est inférieur à 3 kg. Un autre avantage de l'invention est de réaliser un cycle en matériau composite, qui soit beaucoup moins onéreux que les cycles de l'art antérieur, et qui, tout en ayant des performances proportionnellement comparables à des bicyclettes de haute technologie, puisse être réalisé à bas prix avec un outillage simple et peu coûteux. La description détaillée qui suit illustre non limitativement l'invention. Le procédé de fabrication d'un cadre de cycle selon l'invention comprend donc quatre étapes-clés : la préparation du noyau, le placement du noyau ainsi préparé dans un moule possédant les dimensions définitives du cadre, I'application d'une pression, et enfin le chauffage. La préparation du noyau consiste à utiliser une poche souple et susceptible de résister à une pression, telle qu'une vessie ou une baudruche. II est particulièrement important d'utiliser une poche, c'est à dire un élément d'une pièce, pour éviter les zones de joint. La poche est gonflée par un fluide, qui peut être un gaz quelconque, notamment de l'air, ou encore un liquide quelconque, y compris un liquide capable de se solidifier. Le noyau constitué par la poche gonflée d'un fluide peut être rigide ou semi-rigide. Par exemple, pour obtenir un noyau rigide, on utilise, pour gonfler la vessie, du plâtre dissous dans de l'eau, dans des proportions telles qu'il sèche progressivement au cours de la réalisation du procédé et, en séchant, il se solidifie. Si l'on souhaite obtenir un noyau semi-rigide, on utilise comme fluide destiné à remplir la vessie une mousse dissoute dant tout solvant approprié, ou de l'air. La poche possède la forme du cadre que l'on souhaite réaliser. Toutefois, cette forme n'est pas obligatoirement très précise . elle peut être légèrement différente de la forme exacte du cadre souhaité, par exemple au niveau des courbures. La forme exacte du cadre sera déterminée ultérieurement au moment de la phase de moulage. Une fois la poche gonflée, on l'enrobe d'un produit ou dispositif antiadhérent. Ce produit ou dispositif peut être tout anti-adhérent approprié. Cette opération permet le gonflage du cadre avant cuisson, sans que la structure des différents éléments de l'enrobage soit modifiée. En effet, il a été observé que le frottement du noyau sur l'enrobage a pour conséquence néfaste de modifier la structure des éléments de l'enrobage. Le procédé selon l'invention permet d'éviter cet inconvénient. La pose du produit ou du dispositif anti-adhérent peut être réalisée manuellement. La poche est ensuite recouverte par le matériau composite. Cette étape du procédé consiste à enduire la totalité de la surface extérieure du noyau de résine époxyde. La résine époxyde est ensuite recouverte par un tissu de fibres de verre, éventuellement renforcé sur les zones sujettes aux plus fortes contraintes, par des fibres de carbone. Les zones sujettes aux plus fortes contraintes peuvent être localisées à des endroits différents, suivant la forme de cadre que l'on souhaite obtenir. Suivant un mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention, le tissu contient entre 70 et 80 % de fibres de verre et entre 20 et 30 % de fibres de carbone, de préférence le tissu contient 75 % de fibres de verre et 25 % de fibres de carbone. La pose du matériau composite peut être réalisée manuellement. Suivant un mode de réalisation particulier de l'invention, on réalise plusieurs fois de suite les étapes de pose de matériau composite. Le produit anti-adhérent est du polytetrafluoroéthylène du genre de celui commercialisé sous la marque enregistrée TEFLON ou un gel silicone. Ensuite, on réalise de préférence six couches de matériau composite, ce qui permet d'obtenir une bonne rigidité pour le cadre définitif. Suivant un autre mode de réalisation particulier de l'invention, on ajoute un colorant dans le matériau composite. On place ensuite le cadre obtenu dans un moule, qui possède les dimensions définitives du cadre que l'on cherche à obtenir. Ce moule est constitué de plusieurs parties, ce qui facilite son démontage à la fin du procédé de fabrication. La qualité de surface du moule permet d'obtenir une pièce finie de très bonne qualité de surface. On soumet ensuite le contenu du moule à une pression, de préférence au moyen d'une injection d'air comprimé. Cette technique permet une "mise sous pression" ou "gonflage" de la poche, ce qui assure une pression du tissu de fibres de verre et de fibres de carbone contre les parois du moule avant et pendant la cuisson. La pression appliquée est inférieure à 10.105 Pa, de préférence de l'ordre de 7.105 Pa. Le moule contenant le noyau enrobé est ensuite chauffé par tout moyen approprié et amené à une température au moins égale à la température de polymérisation d'au moins un des constituants du matériau composite. De fait, c'est la résine époxyde qui polymérise. De préférence, le noyau est chauffé à 80 "C. A la fin de la cuisson, le moule est ouvert et le cadre retiré. Le cadre obtenu a un état de surface parfaitement correct. Suivant un mode de réalisation particulier de l'invention, la poche, gonflée par un gaz, est, après chauffage du moule, dégonflée, puis récupérée. Avantageusement, le procédé selon l'invention est réalisé en série, ce qui permet de réduire considérablement le prix de revient du cadre obtenu. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un cadre de cycle caractérisé en ce que - on prépare un noyau, - on place le noyau ainsi préparé dans un moule possédant les dimensions définitives du cadre, - on soumet ledit noyau placé dans le moule à une pression ou à un gonflage, - on chauffe le moule. 2. Procédé de fabrication d'un cadre de cycle selon la revendication 1, caractérisé en ce que la préparation du noyau consiste à gonfler ou à remplir une poche au moyen d'un fluide, éventuellement solidifiable, ladite poche ayant la forme du cadre souhaité, puis à enrober ledit noyau d'une ou plusieurs couches d'un produit ou dispositif anti-adhérent recouvert ensuite de matériau composite, 3. Procédé de fabrication d'un cadre de cycle selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite poche est une vessie. 4. Procédé de fabrication d'un cadre de cycle selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite poche est une baudruche. 5. Procédé de fabrication d'un cadre de cycle selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le fluide éventuellement solidifiable est du plâtre dissout dans de l'eau, ou une mousse dissoute dans tout solvant approprié, ou tout moyen permettant d'obtenir un noyau rigide ou semi-rigide. 6. Procédé de fabrication d'un cadre de cycle selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit fluide est un gaz. 7. Procédé de fabrication d'un cadre de cycle selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite poche, gonflée par un gaz, est, après chauffage du moule, dégonflée, puis récupérée. 8. Procédé de fabrication d'un cadre de cycle selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que ledit produit ou dispositif anti-adhérent est du polytetrafluoroéthylène du genre de celui commercialisé sous la marque enregistrée TEFLON ou un gel silicone. 9. Procédé de fabrication d'un cadre de cycle selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que ledit matériau composite est une résine époxyde recouverte de tissu de fibres de verre, éventuellement renforcé sur les zones sujettes aux plus fortes contraintes, par des fibres de carbone. 10. Procédé de fabrication d'un cadre de cycle selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit tissu contient entre 70 et 80 % de fibres de verre et entre 20 et 30 % de fibres de carbone. 11. Procédé de fabrication d'un cadre de cycle selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit tissu contient 75 % de fibres de verre et 25 % de fibres de carbone. 12. Procédé de fabrication d'un cadre de cycle selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, caractérisé en ce que la pose du produit ou dispositif anti-adhérent et/ou du matériau composite est réalisée manuellement. 13. Procédé de fabrication d'un cadre de cycle selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le gonflage est réalisé au moyen d'air comprimé. 14. Procédé de fabrication d'un cadre de cycle selon selon la revendication 13, caractérisé en ce que la pression de l'air dans le moule peut atteindre 7.105 Pa. 15. Procédé de fabrication d'un cadre de cycle selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que ledit moule contenant ledit noyau est chauffé à une température au moins égale à la température de polymérisation d'un des constituants du matériau composite. 16. Procédé de fabrication d'un cadre de cycle selon l'une quelconque des revendications 2 à 15, caractérisé en ce que l'on ajoute un colorant dans le matériau composite. 17. Procédé de fabrication d'un cadre de cycle selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il est réalisé en série.