Brevet FR2761947A1 — publié le 19981016

La présente invention concerne un procédé pour fabriquer un cadre de bicyclette et plus particulièrement un procédé pour fabriquer par moulage un cadre très léger qui constitue un cadre monocoque de bicyclette, en utilisant un tissu formé par l'une quelconque de diverses fibres de structure et une résine imprégnée dans le tissu. Jusqu'à maintenant, en tant que procédé pour fabriquer un cadre composite de bicyclette, on connaît, par exemple, le procédé décrit dans la publication du brevet japonais NO 74 072/94. Un tel procédé de fabrication de cadre de bicyclette connu va être décrit cidessous en référence aux figures 11 à 15. La figure 11 représente schématiquement un cadre de bicyclette, selon l'invention décrite dans la publication de brevet indiquée ci-dessus. Sur cette même figure, un cadre 50 comporte une partie tubulaire supérieure 56 qui est entièrement creuse et qui s'étend entre des moyens de support de guidon 51 et des moyens de support de selle 52, une partie de tube descendant 57 qui est entièrement creuse et qui s'étend entre les moyens de support de guidon 51 et des moyens de support de pédalier 53 d'une partie de raccordement qui est entièrement creuse, une partie de tube de selle 58 s'étendant entre les moyens de support de selle 52 et les moyens de support de pédalier 53, des première et seconde parties de fourche de pédalier ou fourche de chaîne 59a, 59b qui sont entièrement creuses et tubulaires, et des première et seconde parties de fourche de selle 59c, 59d qui sont entièrement creuses et tubulaires. La première partie de fourche de chaîne 59a s'étend à partir du côté gauche des moyens de support de pédalier 53 vers le côté gauche de moyens de support de roue 54, et la seconde partie de fourche de chaîne 59b s'étend à partir du côté droit des moyens de support de pédalier 53 vers le côté droit des moyens de support de roue 54. De plus, la première partie de fourche de selle 59c s'étend à partir du côté gauche des moyens de support de selle 52 vers le côté gauche des moyens de support de roue 54, et la seconde partie de fourche de selle 59d s'étend à partir du côté droit des moyens de support de selle 52 vers le côté droit des moyens de support de roue 54. Selon un procédé de moulage d'un tel cadre, tel que décrit aussi dans la description de la publication de brevet mentionnée ci-dessus, on utilise deux moules femelles droit et gauche ayant chacun une cavité intérieure conforme à la forme et à la dimension du cadre à réaliser, c'est-à-dire qu'on utilise des moules femelles séparés longitudinalement dans leur ensemble (voir par exemple un moule supérieur A et un moule inférieur B sur les figures 12 et 14). La relation entre de tels moules séparés longitudinalement comme dans la technique antérieure, et le cadre moulé résultant, va être décrite ci-dessous en ce qui concerne un modèle de cadre moulé et des moules séparés utilisés à cet effet. La figure 13 représente un modèle de cadre moulé tel que par exemple un cadre monocoque de bicyclette. Comme représenté sur cette même figure, un cadre 61 comporte une partie de corps de cadre 62 formée en une seule pièce des parties de tube supérieur, de tube descendant, et de tube de selle, du cadre de bicyclette habituel indiqué ci-dessus, et des parties de fourche arrière 63 et 64 correspondant aux première et seconde parties de fourche de selle et aux première et seconde parties de fourche de chaîne. Pour mouler le cadre en utilisant des moules séparés longitudinalement, il est nécessaire d'utiliser trois moules qui sont un moule supérieur A, un moule inférieur B et un moule arrière C, comme on peut le voir sur la figure 12. De manière plus spécifique, la figure 12 est une vue en coupe horizontale d'une partie centrale, représentant un modèle du cadre 61 tel que reçu dans les moules séparés longitudinalement A, B et C. La partie de corps de cadre 62 du modèle de cadre est formée dans les parties avant des moules supérieur et inférieur A et B, alors que les parties de fourche arrière 63 et 64 du cadre modèle 61, c'est-à-dire les parties correspondant à la partie de tube de selle 58, aux première et seconde parties de fourche de chaîne 59a, 59b et aux première et seconde parties de fourche de selle 59c, 59d du cadre de bicyclette habituel qui précède, sont moulées par les surfaces intérieures des moules supérieur et inférieur A, B et les deux faces latérales du moule arrière C. D'autre part, comme cela apparaît dans le procédé de moulage connu indiqué ci-dessus, des éléments tels que le tube supérieur 56 et le tube descendant 57, qui sont des parties constitutives du cadre, ont des formes en coupe quelque peu aplaties et creuses, et comme on peut le voir à partir de leur forme en coupe représentée, leur rigidité en flexion longitudinale est beaucoup plus élevée que leur rigidité en flexion latérale. Par conséquent, il est utile de renforcer la rigidité en flexion latérale de ces éléments tubulaires. Ceci peut être obtenu en recouvrant les coquilles droite et gauche à l'aide de morceaux cousus de tissus gauche et droit pour constituer l'élément tubulaire, c'est-à-dire par l'intermédiaire de parties cousues supérieure et inférieure, et en doublant ainsi le tissu au niveau des parties de couture. Comme cela apparaît sur les figures 14 et 15, le tube descendant 57 et le tube supérieur 56 sont formés en tant que tubes creux quelque peu aplatis et ainsi leurs parties de couture supérieure et inférieure 57a, 57b, 56a et 56b où les coquilles droite et gauche se chevauchent l'une l'autre peuvent avoir une ri gidité en flexion latérale extrêmement élevée au moyen des parties en recouvrement. D'autre part, selon le procédé habituel tel que mentionné ci-dessus, les parties de couture 57a, 57b, 56a et 56b des coquilles droite et gauche correspondent à l'emplacement de la jonction entre le moule supérieur A et le moule inférieur B, de sorte que les fibres d'extrémité des tissus entrant dans la constitution des coquilles sont toutes concentrées sur la partie de jonction des moules, et par conséquent une inclusion des extrémités des fibres survient dans celle-ci. De plus, lorsque des fibres imprégnées d'une résine synthétique sont comprimées, des barbes surviennent dans la partie de jonction des moules. Dans ce cas, apparaît un problème consistant en ce que les fibres ou les coquilles sont détériorées lors de la suppression des barbes, et il est possible que la résistance du cadre soit détériorée de manière marquée. De tels phénomènes concernant le renforcement de la rigidité en flexion latérale et la détérioration des fibres sont également vrais dans le cas où un cadre monocoque est adopté en tant que cadre de bicydette. Le procédé de moulage habituel indiqué cidessus utilisant des moules séparés longitudinalement a entraîné les inconvénients suivants. Tout d'abord, pour mouler le cadre en utilisant des moules séparés longitudinalement, il est nécessaire d'utiliser au moins deux moules femelles droit et gauche A, B et un moule femelle arrière C. Ainsi, il est impossible de réduire le nombre de moules. Deuxièmement, dans le cas où on utilise de tels moules séparés longitudinalement connus, comme mentionné ci-dessus, les extrémités de liaison des tissus entrant dans la constitution des coquilles sont positionnées au niveau de la jonction des moules femelles. En conséquence, une inclusion des fibres d'extrémité des tissus survient entre les surfaces de moule complémentaires, où les fibres des tissus sont détériorées lors de l'ébavurage du cadre moulé obtenu, ce qui entraîne une détérioration de la résistance du cadre moulé. La présente invention a été mise en oeuvre pour éliminer les inconvénients indiqués ci-dessus de la technique antérieure, et c'est un but de la présente invention de fournir un procédé pour fabriquer un cadre monocoque de bicyclette, en utilisant le minimum requis de deux moules, capable d'offrir une rigidité en flexion latérale suffisante par liaison avec chevauchement au niveau des surfaces de coquille supérieure et inférieure, capable d'empêcher l'inclusion de fibres au moment de l'appariement des moules et capable de résoudre le problème impliqué par l'opération d'ébarbage. A cette fin, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un cadre de bicyclette, caractérisé en ce que des coquilles qui constituent le cadre sont reliées l'une à l'autre au niveau de leurs extrémités supérieure et inférieure et sont insérées et moulées dans un moule supérieur et un moule inférieur qui sont séparés en deux d'une manière pratiquement centrale par rapport au cadre. Selon des caractéristiques de l'invention - le cadre peut être un cadre monocoque, et - ce cadre monocoque peut comporter des préformes de corps droite et gauche et une préforme de fourche arrière. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite à titre d'exemple uniquement, et en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est un schéma montrant l'aspect d'un cadre monocoque, en partie arraché, d'une première forme de cadre de bicyclette selon la présente invention, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de moules selon la présente invention, - la figure 3 est une vue schématique en coupe montrant des coquilles entrant dans la constitution du cadre monocoque, - la figure 4 est une vue en perspective d'un moule à crible ou moule à mailles pour former une préforme, - la figure 5 est une vue en perspective du moule à mailles représenté sur la figure 4, montrant également une préforme d'une partie de corps droite telle que formée sur le moule à mailles, - la figure 6 est un schéma explicatif représentant une étape de la fixation d'un élément métallique rapporté sur une préforme de coquille, - la figure 7 est une vue en perspective montrant comment les préformes sont disposées sur un moule inférieur D, - la figure 8 est une vue schématique représentant la relation entre les moules supérieur et inférieur et une préforme, - la figure 9 est une vue en coupe de moyens 40 formant vanne, - la figure 10 est une vue en perspective représentant un exemple de cadre monocoque formé par moulage selon la présente invention, - la figure 11 est un schéma montrant l'aspect d'un corps de cadre de bicyclette conventionnel très léger, - la figure 12 est une vue en coupe horizontale d'une partie centrale de moules séparés longitudinalement conventionnels, - la figure 13 est une vue de dessus d'un modèle de cadre monocoque, - la figure 14 est une vue partiellement en coupe montrant comment un tube descendant est moulé selon la technique antérieure, et - la figure 15 est une vue partiellement en coupe montrant comment un tube supérieur est moulé selon la technique antérieure. La figure 1 est un schéma global représentant un exemple de bicyclette utilisant un cadre monocoque selon la présente invention. Cette bicyclette indiquée par la référence numérique 01, comporte une partie de guidon 02, une partie de support de selle 03, une partie d'entraînement 04 et une partie de roulement 05. Un cadre principal 20 de celle-ci est de manière générale muni d'une partie de tête 21 et d'une partie de fourche arrière 22. La figure 2 montre schématiquement de quelle manière le cadre monocoque ci-dessus est formé par moulage en utilisant deux moules femelles, un moule supérieur C et un moule inférieur D, ce qui est une caractéristique de la présente invention. Comme cela apparaît de la figure 2, qui représente la coupe longitudinale des deux moules supérieur et inférieur sous forme d'un tout, le cadre monocoque 20 est un cadre très léger constitué d'une partie de tête 21, d'une partie de fourche 22 qui comporte des éléments de fourche droit et gauche, d'une partie de support de selle 23 et d'une partie de support de moyens d'entraînement 24. Le cadre monocoque 20 est moulé par le moule supérieur C et le moule inférieur D, séparés l'un de l'autre au niveau d'une partie presque centrale au niveau de laquelle l'ensemble est divisé verticalement en deux. La référence numérique 40 indique des moyens formant vanne pour mettre sous pression un coussin d'air lors de la formation du cadre, ce qui sera décrit ultérieurement. La figure 3 représente schématiquement les constituants de coquilles qui constituent des préformes du cadre monocoque 20. Pour être plus précis, les préformes sont des préformes indépendantes séparées entre trois parties, à savoir une préforme de corps droite F1, une préforme de corps gauche F2 et une préforme de fourche arrière F3. Par exemple, de plus, les parties constitutives d'une base de boîte de vitesse et d'une base de tube de selle, qui sont fabriquées séparément, sont reliées sous forme d'un tout avec les préformes de corps F1 et F2. Les figures 4 et 5 sont destinées à expliquer une partie d'un processus de fabrication de la préforme de corps gauche, en tant qu'exemple. La figure 4 représente un moule à crible ou à mailles 30 destiné à former la préforme de corps gauche. Une partie de moule 33 est formée dans un gabarit 32 placé sur une base 31. La partie de moule 33 a la même forme que la moitié gauche du corps de cadre et est plus petite d'une quantité correspondant à l'épaisseur stratifiée d'un tissu qui forme la préforme de corps gauche. De plus, un grand nombre de petits trous indiqués par la référence numérique 34 sont formés dans la partie de moule du gabarit 32 et aussi dans la partie environnante. Les petits trous 34 sont des trous d'aspiration d'air pour aspirer un tissu de fibres formant la préforme vers la partie de moule 33 et la partie environnante. A travers les petits trous 34 l'air est aspiré à partir du dessous du gabarit 32 et de la base 31 par l'intermédiaire d'un ventilateur, après que le tissu ait été placé sur la partie de moule 33. Le tissu pour former la préforme est un tissu de type connu formé, par exemple, de fibres de verre ou de fibres de carbone, et est découpé au préalable dans une dimension quelque peu plus grande que la partie de moule 33. Le nombre de pièces de tissu à stratifier est déterminé de manière arbitraire, par exemple de huit ou douze selon la préforme à mouler. De plus, les pièces de tissu peuvent être combinées et stratifiées en fonction de la partie de cadre à mouler. Par exemple, des pièces de tissu peuvent être stratifiées de sorte que la direction des fibres soit différente de l'une à l'autre pour renforcer la résistance dans une certaine direction requise. Après que le tissu ainsi découpé et stratifié à l'avance ait été placé sur la partie de moule du gabarit 32, le tissu est rendu compatible avec la partie de moule 33 lorsque l'air est aspiré à travers les trous d'aspiration mentionnés ci-dessus. En ce qui concerne la partie de tissu qui ne devient pas compatible avec le moule à mailles, des découpes sont faites dans le bord du tissu, et la totalité du tissu est amenée à se conformer à la partie de moule 33. Après ceci, la préforme étant établie sur le moule à mailles, un liant constitué d'une résine synthétique ayant une faible capacité de durcissement est pulvérisé sur le tissu stratifié situé sur la partie de moule, par une pulvérisation ou analogue et ensuite est séché. En tant que liant, on utilise une résine synthétique thermodurcissante connue. La figure 5 représente la préforme de corps gauche F2 obtenue par un tel moulage et séchage ultérieur sur le moule à mailles et en ébavurant la partie environnante du tissu. On a fait référence au processus de fabrication de la préforme de la partie de corps gauche en tant que constituant du cadre, à titre d'exemple, mais dans le cas où des préformes de diverses parties de cadre nécessaires pour constituer un cadre monocoque d'une bicyclette telles que la partie de corps droit, la partie de forme arrière et la partie de tube de tête, doivent être chacune formées indépendamment l'une de l'autre, de telles préformes peuvent être formées de la même manière que dans le processus décrit ci-dessus et ensuite combinées ensemble. Dans la fabrication du cadre monocoque constituant un mise en oeuvre de la présente invention, par exemple, le tube de selle, le tube de tête et un montage de fixation de tube de tête sont fixés au préalable sur une partie de corps de cadre, ce qui est suivi d'un moulage en un seul bloc. Mais, en ce qui concerne une boîte de vitesse, elle est formée séparément par moulage et fixée sur la partie de corps de cadre après le montage d'un mécanisme d'entraînement intérieur, etc. La figure 6 représente une étape préparatoire dans laquelle une base de tube de selle, qui est un élément rapporté métallique parmi d'autres, est fixée sur une préforme de coquille qui constitue une partie de corps de cadre. Sur cette même figure, une base de tube de selle 28, en tant qu'élément métallique rapporté, est insérée dans la partie de support de selle 23 d'un corps de cadre c'est-à-dire la préforme droite de corps F1, et ensuite est liée et fixée à l'aide d'un fil 29 par exemple. Après que tous les éléments métalliques rapportés nécessaires aient été fixés sur la préforme de corps F1 qui est un corps de cadre, l'autre préforme de corps F2 est amenée face à face avec la préforme F1, et leurs liaisons se recouvrent l'une l'autre. De plus, chaque partie fixée d'insert des préformes et l'insert métallique associé, par exemple la base du tube de selle 28, sont fixés de manière analogue, par exemple, par liaison à l'aide d'un fil ou analogue. La figure 7 représente dans quel état des préformes de corps sont disposées sur des moules du type séparés verticalement qui sont l'un des points caractéristiques de la présente invention. Tout d'abord, le tube de tête est disposé sur la partie E-21 dans une partie E de moule femelle du moule inférieur D, laquelle partie E-21 correspond à la partie d'extrémité avant du corps de cadre en tant qu'ensemble, et des préformes droite et gauche F1, F2, en tant que constituants du corps de cadre sont disposés comme représenté sur cette même figure Lorsque les préformes de corps de cadre sont ainsi disposées dans la partie E de moule femelle du moule inférieur D, un coussin d'air (non-représenté) qui est formé au préalable en utilisant une feuille en élastomère à base de polyuréthanne par exemple et dont la forme est pratiquement la même que la forme de l'espace intérieur défini par les préformes, est inséré et disposé dans ledit espace. Une partie de tube d'entrée d'air du coussin d'air est passée à travers, par exemple, la base du tube de selle, et est positionnée à l'extérieur du moule inférieur D (voir figure 2 et figure 9). Après ceci, la préforme de fourche arrière F3 est disposée sur la partie E-25 de la partie E de moule femelle du moule inférieur D (voir aussi figure 3), et des extrémités de tissu en tant que constituants des préformes sont mises en chevauchement et sont ainsi reliées au niveau des jonctions des préformes F1, F2 et F3. Après ceci, le moule femelle supérieur C est amené en contact avec le moule femelle inférieur D pour compléter la réalisation. La figure 8 représente schématiquement dans quel état le cadre principal 20 est disposé sur les moules supérieur et inférieur C, D. Comme on, peut le voir sur les figures 7 et 8, ce qui est caractéristique est que les extrémités du tissu des coquilles en tant que liaisons des préformes de corps droite et gauche F1, F2 et de la préforme de fourche arrière F3, qui constituent le cadre principal 20, sont en butée et se chevauchent partiellement au niveau des extrémités verticales et des extrémités longitudinales sur la figure 7 ; de la sorte, les surfaces complémentaires des moules supérieur et inférieur C, D ne coïncident avec aucune des jonctions in diquées ci-dessus des coquilles, comme cela apparaît sur la figure 8. Ainsi, il est improbable qu'une inclusion d'extrémités de fibres des tissus qui constituent les préformes survienne entre les surfaces complémentaires des moules. La figure 9 représente les détails de moyens formant vanne 40 qui sont destinés à mettre sous pression le coussin d'air fixé sur le moule inférieur D de la figure 2. Un cylindre de support 42 muni de filets extérieurs 41 est fixé sur le côté inférieur d'une partie de base qui supporte le moule inférieur D, et la partie de tube d'entrée d'air, indiquée par la référence numérique 43, du coussin d'air, passe à travers l'alésage du cylindre 42 vers l'extérieur du moule. Une partie d'extrémité du cylindre est agrandie avec une forme évasée, et un bouchon en caoutchouc 44 ayant une section de manière générale trapézoïdale qui se conforme à la forme intérieure de la partie agrandie est inséré dans la partie agrandie, de sorte que la partie de tube d'entrée d'air 43 du coussin d'air est comprimée et donc supportée à partir de l'intérieur. Dans la partie centrale dudit bouchon en caoutchouc, est insérée une conduite 46 destinée à fixer et supporter un tuyau d'air 45 s'étendant à partir d'une source d'air. Pendant le moulage, de l'air sous pression est introduit à l'intérieur du coussin d'air pour pousser les coquilles à partir de l'intérieur contre des surfaces intérieures de moule. L'alésage du cylindre 42 est utilisé en tant qu'orifice d'aspiration pour aspirer vers l'extérieur les bulles d'air existant à l'intérieur des coquilles constituées des préformes préétablies. Il en est de même dans la technique antérieure. La référence numérique 47 sur la figure 9 indique un écrou de raccordement de conduite du type ordi naire, et la référence numérique 48 indique un écrou formant capuchon de type connu. Avec l'écrou formant capuchon 48, l'extrémité la plus à l'extérieur de la partie de tube d'entrée d'air 43 du coussin d'air est appuyée contre la face d'extrémité inférieure du bouchon en caoutchouc 44, en fournissant ainsi des moyens d'étanchéité et de support. La figure 10 représente un exemple de corps monocoque 20 pour bicyclette formé par moulage en utilisant le dispositif et le processus indiqués ci-dessus. Le corps 20 a une partie de tête 21, une partie de fourche arrière 22 et une partie de support de selle 23, une partie de montage de boîte de vitesse 24 étant formée au niveau d'un emplacement inférieur du corps. Conformément au premier avantage caractéristique de la présente invention, dans un procédé de fabrication d'un cadre monocoque pour bicyclette par durcissement et moulage d'un tissu constitué de fibres avec une résine synthétique, on a mis en oeuvre des moules séparés verticalement en deux pour mouler en une seule pièce des préformes de corps droite et gauche et une préforme de fourche arrière en tant que constituants du cadre monocoque, au niveau des extrémités supérieure et inférieure respectives, et donc le nombre de moules requis est un minimum de deux. Le second avantage caractéristique de la présente invention est que le procédé selon la présente invention n'est pas susceptible du tout d'entraîner une inclusion entre les surfaces complémentaires de moule des extrémités de fibres du tissu qui constitue chaque préforme utilisée en tant que coquille. Le troisième avantage caractéristiques de la présente invention est que même au moment de l'ébavurage après moulage, il n'y a aucun risque de détérioration des fibres du tissu au niveau des extrémités supérieure et inférieure du cadre monocoque, lesquelles parties sont considérées comme étant structurellement relativement faibles, c'est-à-dire au niveau des parties contribuant à la rigidité en flexion latérale, du fait que l'emplacement où la bavure est formée est verticalement un emplacement pratiquement intermédiaire du cadre. Bien que le cadre monocoque ayant une forme telle que représentée sur les dessins soit celui de la description ci-dessus de la présente invention, il doit être clair que la présente invention n'est pas limitée à une telle forme de cadre. REVEND ICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un cadre (20) de bicyclette, caractérisé en ce que des coquilles qui constituent le cadre sont reliées l'une à l'autre au niveau de leurs extrémités supérieure et inférieure et sont insérées et moulées dans un moule supérieur (C) et un moule inférieur (D) qui sont séparés en deux d'une manière pratiquement centrale par rapport au cadre. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit cadre (20) est un cadre monocoque. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit cadre (20) monocoque comporte des préformes de corps droite (F1) et gauche (F2) et une préforme de fourche arrière (F3).