Brevet FR2946612A1 — publié le 20101217

PROCEDE D'ASSEMBLAGE DE TUBES D'UN VEHICULE DU TYPE CYCLE, CADRE ET VEHICULE CORRESPONDANTS La présente invention concerne un procédé d'assemblage de tubes pour un véhicule de type cycle, un cadre ainsi obtenu, ainsi qu'un véhicule de type cycle, pourvu d'un tel cadre. L'invention vise plus particulièrement les cycles sans moteur, de type bicyclette. Cependant, elle concerne également des cycles pourvus d'un tel moteur, encore dénommés motocycles. L'invention vise également des véhicules dont le cadre est analogue à celui équipant les cycles, mais qui sont dépourvus de roues. A cet égard, ces roues peuvent être par exemple remplacées par des patins, dans le cas des véhicules communément dénommés � snowscoots �, ou encore par des organes flotteurs, permettant au véhicule de se déplacer sur l'eau. De façon classique, un cadre de cycle est formé de différents tubes, qu'il convient d'assembler mutuellement. A cet effet, on connaît différents procédés permettant de réaliser un tel assemblage. On connaît tout d'abord des solutions faisant appel au moulage, dans lesquelles les tubes sont assemblés en même temps qu'ils sont formés au sein d'un moule. Ce procédé présente cependant certains inconvénients, liés tout d'abord au fait qu'il ne peut être appliqué de manière industrielle qu'au carbone. De plus, il implique de faire appel à un moule spécifique pour chaque taille de cadre. En tant qu'alternative au moulage, on connaît différents procédés dans lesquels les tubes sont tout d'abord réalisés de manière séparée, puis ensuite assemblés mutuellement. Ainsi, une première solution consiste à souder les tubes les uns aux autres. Ceci implique cependant différents inconvénients, liés tout d'abord à la fragilisation des tubes lors du soudage. De plus, étant donné qu'il est nécessaire de ménager des surépaisseurs aux extrémités des tubes, ceci tend à alourdir ces derniers et à augmenter le prix de revient final. Par ailleurs, l'opération de soudage induit des contraintes internes dans les tubes, susceptibles de conduire au vrillage du cadre pendant son usage. Enfin, le temps de main d'oeuvre élevé rend ce procédé relativement coûteux. On connaît également une solution dénommée � tube-to-tube �, dans laquelle les tubes sont reliés les uns aux autres par l'intermédiaire de pansements. Cependant, cette méthode ne peut être appliquée qu'au carbone. Enfin, une autre solution pour assembler les tubes d'un cycle, qui est plus spécifiquement visée par l'invention, réside dans le collage. Ce dernier est de nature avantageuse, puisqu'il permet de gagner jusqu'à 40% de productivité par rapport aux autres techniques d'assemblage décrites ci-dessus. De plus, les assemblages ainsi obtenus sont légers et présentent une résistance satisfaisante à la fatigue et à la corrosion. Enfin, les cadres réalisés par collage sont satisfaisants en termes d'étanchéité, ainsi que d'esthétique. Cependant, le collage est actuellement peu employé dans l'industrie du cycle, en raison d'une difficulté de mise en oeuvre qui augmente par conséquent les coûts de production. En effet, étant donné qu'ils ne peuvent coller les tubes directement entre eux par manque de surface de contact, les fabricants ont classiquement recours à des pièces de jonction, dans lesquels viennent s'emmancher les tubes. De plus, comme ces raccords doivent être en harmonie esthétique avec les tubes à assembler, ces fabricants font appel à des moules afin d'en réaliser la surface complexe. On conçoit que le surcoût lié au moule ne permet pas de rentabiliser ce procédé de fabrication. De plus, l'angle entre les tubes est variable, en fonction de la taille de chaque cadre. Par conséquent, pour chaque taille il est nécessaire de réaliser une pièce de jonction spécifique, qui s'accompagne de la réalisation d'un moule correspondant. Ceci étant précisé, l'invention vise à remédier aux différents inconvénients de l'art antérieur évoqués ci-dessus. Elle vise en particulier à proposer un procédé d'assemblage de tubes d'un véhicule de type cycle qui, tout en faisant appel au collage, peut être industrialisé de manière simple et présenter des coûts de revient raisonnables. A cet effet, elle a pour objet un procédé d'assemblage de tubes d'un véhicule de type cycle, comprenant les étapes suivantes : - on associe à au moins un premier tube, un organe d'assemblage comprenant au moins une zone d'emmanchement avec un premier tube correspondant, ainsi qu'une sphère de liaison ; - on ménage, dans la sphère, un logement diamétral de réception d'un autre tube ; - on solidarise par collage le ou chaque premier tube avec une zone d'emmanchement correspondante ; - on introduit l'autre tube dans le logement ; et - on colle les zones en contact de cet autre tube et des parois du logement. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - on réalise au moins une opération d'enlèvement de matière au niveau de la sphère de liaison. - une opération d'enlèvement de matière consiste à ménager un bord périphérique, s'étendant à distance du logement, ce bord s'étendant notamment parallèlement à l'axe principal du logement. - une autre opération d'enlèvement de matière consiste à réduire la dimension axiale du logement, de manière à former un méplat bordant le débouché de ce logement. - le rapport entre le diamètre de la sphère et la section extérieure de l'autre tube est compris entre 1.1 et 3. la surface de collage entre, d'une part, le ou chaque premier tube et la zone d'emmanchement et, d'autre part, les parois du logement et l'autre tube, est comprise entre 10 et 100 cm2. - on assemble au moins un premier et au moins un second tubes, avec l'autre tube. - on associe un premier organe d'assemblage audit au moins un premier tube et un second organe d'assemblage audit au moins un second tube et on ménage, dans les sphères de liaison de ces deux organes d'assemblage, des surfaces de butée mutuelle. - l'autre tube est un tube transversal, notamment un tube de la boîte de pédalier, on forme respectivement un tenon et une fourche, dans les sphères de liaison des premier et second tubes, et on insère ce tenon dans cette fourche avant d'introduire le tube transversal dans les logements ménagés dans ces sphères. - on utilise un organe d'assemblage de type multiple, possédant une unique sphère de liaison et au moins deux zones d'emmanchement propres à recevoir au moins deux tubes, notamment des haubans arrière du cadre. L'invention a également pour objet un cadre assemblé selon le procédé tel que défini ci-dessus. L'invention a enfin pour objet un véhicule de type cycle, comprenant un cadre tel que ci-dessus. L'invention va être décrite ci-après, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels : Les figures 1 à 6 sont des vues respectivement de côté et en perspective, illustrant différentes étapes de la mise en oeuvre d'un procédé d'assemblage de tubes, conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ; La figure 7 est une vue de côté, illustrant différents tubes assemblés selon le procédé des figures 1 à 6 ; Les figures 8 à 10 sont des vues de face et de dessus, illustrant différentes étapes de la mise en oeuvre d'un procédé d'assemblage de tubes, conforme à une première variante de réalisation de l'invention ; - Les figures 11 à 13 sont des vues de dessus et en perspective, illustrant des étapes de mise en oeuvre d'un procédé d'assemblage de tubes conforme à une seconde variante de réalisation de l'invention ; et Les figures 14 et 15 sont des vues en coupe longitudinale illustrant deux zones de collage des tubes, obtenues en utilisant des sphères de liaison de diamètres différents. L'invention est explicitée dans toute sa généralité, en référence aux figures 1 à 4. Sur ces figures, il s'agit d'assembler l'un avec l'autre deux tubes T1 et T2, de sorte qu'ils forment entre eux un angle a donné. A cet effet, on utilise un organe d'assemblage 10, qui comprend tout d'abord une zone d'emmanchement 12, destinée à coopérer par collage avec le tube Ti. De façon avantageuse, le tube T1 est emmanché autour de la zone 12, de sorte que cette dernière peut être elle-même tubulaire, mais également de type plein. Dans ce cas, cette zone 12 présente avantageusement un épaulement 14, formant une butée pour l'extrémité libre du tube Ti. Dans ces conditions, une fois l'assemblage réalisé, il existe une continuité entre les surfaces extérieures du tube T1 et de la zone 12, ce qui est avantageux sur un plan esthétique. On notera que, à titre de variante non représentée, la zone 12 peut être emmanchée autour de l'extrémité libre du tube 1. Dans ce cas, elle est alors nécessairement tubulaire. La dimension longitudinale de la zone d'emmanchement 12 est telle qu'elle assure une surface de collage suffisante avec le tube Ti. A titre d'exemple non limitatif, cette zone de collage entre Ti et 12 présente, par exemple, une longueur Il comprise entre 20 et 60 mm. Dans ces conditions, la surface de contact entre T1 et 12, qui correspond au produit Il * p1, où p1 est le périmètre des sections en regard, est par exemple comprise entre 10 et 100 cm2. L'organe d'assemblage 10 comprend, outre la zone 12, un élément terminal de liaison 16, qui est une sphère, dont on définit le diamètre D. Du fait du déroulement du procédé, qui sera décrit dans ce qui suit, ce diamètre D est nécessairement supérieur à la section extérieure S2 du tube T2. De façon avantageuse, le rapport D/S2 est avantageusement compris entre 1.1 et 3. Conformément à l'invention, on réalise tout d'abord un perçage diamétral dans la sphère 16, de façon à définir un logement 18 de réception du tube T2. Cette opération de perçage est réalisée par tout moyen approprié, connu de l'homme du métier. Par conséquent, les dimensions de ce perçage sont voisines, ou légèrement supérieures, à celles du tube T2, de manière à permettre un collage mutuel entre ce tube et les parois de ce logement. L'axe principal A de ce logement forme, avec l'axe principal de la zone 12, le même angle a que celui que doivent définir les deux tubes. Le collage du tube Ti avec la zone d'emmanchement 12 peut être réalisé avant, ou après, le perçage du logement 18. Ensuite on enduit de colle les parois intérieures du logement 18, percé selon l'opération décrite ci-dessus. Puis, on insère le tube T2 dans ce logement, de façon à assurer le collage de leurs surfaces en regard. A titre de variantes on peut, soit encoller uniquement les parois extérieures du tube, soit encoller les parois en regard à la fois du tube et du logement. La colle utilisée, qui est de type habituel, assure par exemple un collage structural, en étant notamment de type Epoxy. Avantageusement, on fait pivoter le tube T2 sur lui-même, au sein du logement, afin d'assurer une bonne répartition de la colle. Enfin, on laisse sécher cette colle pendant le temps approprié, afin d'assurer l'assemblage final entre les tubes. On notera que ce collage est particulièrement fiable puisqu'il s'opère selon une surface de contact importante. De façon plus précise, cette dernière est égale au produit 12 * p2, où 12 correspond à la longueur de la zone de contact entre T2 et 18, alors que p2 correspond au périmètre des sections en contact. Avantageusement, la valeur de cette surface de contact est analogue à celle de la surface de contact décrite ci-dessus entre T1 et 12, à savoir qu'elle est par exemple comprise entre 10 et 100 cm2. L'intérêt de l'invention apparaît en regard de la figure 4. On suppose désormais que les deux mêmes tubes T1 et T2 doivent être assemblés selon un angle a', bien différent de celui a ci-dessus. Il s'agit alors de ménager dans la sphère 16, un perçage selon un axe principal formant ce nouvel angle a' avec la zone d'emmanchement 12. On notera que le logement 18' ainsi réalisé présente les mêmes caractéristiques que celles du premier logement 18, en particulier en termes de dimensions et en ce qui concerne le pourtour de ce logement. Ceci est dû à la nature sphérique de l'élément de liaison 16 qui confère en outre une esthétique avantageuse à l'assemblage de tubes final, du fait de la transition douce existant entre les parois de la sphère et ces tubes. On conçoit que l'organe 10 permet de réaliser des logements identiques, dont les axes sont susceptibles de former des angles très variables avec la zone d'emmanchement 12. A titre d'exemple, les valeurs extrêmes de l'angle a sont comprises entre 45 et 135°. A titre de variante, on peut procéder à une ou plusieurs opérations d'enlèvement de matière sur la sphère 16, après avoir réalisé le logement 18 ou 18', mais avant le collage du tube T2. Ainsi, en référence à la figure 5, on peut réaliser cet enlèvement de matière sans cependant modifier les dimensions du logement. II s'agit de réduire l'épaisseur de la sphère, à l'opposé de la zone 12, de façon à ménager un bord périphérique 20 parallèle à l'axe principal du logement 18. Une telle opération est par exemple réalisée par surfaçage, Comme illustré sur la figure 6, on peut enlever de la matière, de manière à réduire la dimension axiale du logement 18. Une telle opération, mise en oeuvre par exemple par fraisage, permet de former un méplat 22, au niveau du débouché du logement. Dans ces conditions, ce méplat 22 peut avantageusement coopérer avec un épaulement 24, défini sur le tube T2, ou encore par une bague venant se glisser autour de ce même tube. A cet effet l'épaisseur du méplat 22, à savoir sa dimension radiale, correspond à la dimension radiale de l'épaulement 24 de façon à assurer une continuité entre la surface extérieure du manchon et celle du tube épaulé. De plus, cet enlèvement de matière est opéré de sorte que le méplat 22 est ménagé au niveau du bord 20, ayant subi l'opération de surfaçage à la figure 5. En d'autres termes, l'usinage de la figure 6 supprime le tronçon sphérique 19, visible sur la figure 5, qui est adjacent au bord 20 issu du surfaçage. Ceci assure une continuité de surfaces extérieures entre ce tube et l'élément de liaison 16. On notera également que l'opération de fraisage décrite ci-dessus est réalisée selon le même axe, que celui de l'opération précédente de perçage. Ceci est avantageux en termes de procédé de fabrication, puisqu'il n'est alors pas nécessaire de modifier la position des machines entre ces deux étapes. La figure 7 illustre un assemblage de tubes d'un cycle, conformément à l'invention. On retrouve le tube T1 qui est en l'occurrence le tube droit, sensiblement horizontal, du cadre de bicyclette, alors que le tube T2 est le tube avant, supportant la potence et la fourche. Sur cette figure, on retrouve le bord 20 ménagé en référence à la figure 5, ainsi que le méplat 22 ménagé en référence à la figure 6, lequel coopère avec l'épaulement 24 du tube T2. Les figures 8 à 10 illustrent une variante de réalisation de l'invention, permettant d'assembler mutuellement quatre tubes T1, T2, T3 et T4. Dans ce cas, T1 et T2 correspondent aux haubans arrière du cadre, T3 au tube horizontal, et T4 au tube de selle. Dans ce mode de réalisation, on utilise deux organes d'assemblage conformes à l'invention, affectés des références respectives 10 et 110. Celui 10 est de type double, car il comprend deux zones d'emmanchement 12' et 12", destinées à coopérer avec chaque hauban T1 et T2. De plus, il est terminé par une sphère unique 16. L'autre organe 110 est analogue à ceux décrits aux figures précédentes. En vue de l'assemblage de ces quatre tubes, on réalise un perçage diamétral dans chaque sphère 16 et 116 d'un organe d'assemblage respectif. Ceci permet de définir deux logements 18 et 118, dont chacun permet la réception du tube T4. L'axe principal Al du logement 18 forme, avec l'axe principal de la zone 12, le même angle al que celui que doivent définir les tubes T1 et T2 avec celui T4. De façon similaire, l'axe principal A2 du logement 118 forme, avec l'axe principal de la zone 112, le même angle a2 que celui que doivent définir les tubes T3 et T4. Ainsi, lorsque le tube T4 est inséré dans les deux logements 18 et 118, leurs axes principaux sont confondus. Cependant, avant d'insérer ce tube T4, on réalise des opérations d'enlèvement de matière au niveau des éléments de liaison 16 et 116. De façon plus précise, on réduit tout d'abord la dimension axiale de chaque logement 18 et 118 de façon analogue à ce qui a été décrit à la figure 6. Dans ces conditions, ceci permet de former deux méplats 22 et 122, lesquels sont susceptibles de venir en butée l'un contre l'autre. De plus, on ménage un bord périphérique 20 et 120, au niveau de chaque élément de liaison 16 et 116, selon l'étape décrite en référence à la figure 5. Une fois ces deux types distincts d'enlèvement de matière réalisés, on insère le tube T4 dans les logements 18 et 118 préalablement encollés. Ceci permet de solidariser mutuellement ces trois tubes, par collage de leurs surfaces de contact respectives, comme représenté à la figure 10. Les figures 11 et suivantes illustrent une variante supplémentaire de réalisation, permettant d'assembler deux tubes T1 et T2 autour d'un tube T3 destiné à appartenir à la boîte de pédalier du cycle. Dans ce cas, on associe à chaque tube T1 et T2 un organe d'assemblage respectif 10 et 110, dans lequel on réalise un perçage correspondant. Dans ce cas, chaque angle al et a2 entre le tube T3, et l'un ou l'autre des tubes T1 ou T2, est un angle droit. De plus, on réalise deux opérations d'enlèvement de matière dans les sphères de liaison 16 et 116, lesquelles sont représentées en traits mixtes sur la figure 11. De façon plus précise, ces opérations permettent de former une fourche 116' définissant un volume intérieur V, ainsi qu'un tenon 16', susceptible d'être inséré dans cette fourche. En vue de l'assemblage mutuel de ces trois tubes, on place tout d'abord le tenon 16' dans la fourche 116', de sorte que leurs logements s'étendent dans le prolongement l'un de l'autre. Puis, on insère le tube T3 dans ces deux logements préalablement encollés, et on laisse sécher la colle de façon à assembler mutuellement ces trois tubes, de façon analogue à ce qui a été décrit ci-dessus. On notera que, avant la fin de la prise de la colle, il est éventuellement possible de faire pivoter chacun des tubes T1 ou T2 autour de l'axe principal transversal du tube T3, selon les flèches F de la figure 12, de façon à obtenir la position définitive souhaitée. Ainsi, l'angle final d'incidence entre les tubes, vus de côté, est obtenu non pas en faisant varier l'angle de réalisation du perçage, comme dans les précédents modes de réalisation, mais par pivotement des tubes T1 et/ou T2 autour du tube transversal T3. L'invention permet d'atteindre les objectifs précédemment mentionnés. En effet, le procédé d'assemblage conforme à l'invention remédie tout d'abord aux inconvénients économiques, liés aux opérations habituelles de collage présentées ci-dessus. Ainsi, l'invention ne requiert aucun investissement spécifique coûteux, ce qui est à comparer avec les pièces moulées ou forgées. De plus, elle permet une fabrication sur des machines conventionnelles, ce qui évite un investissement important dans le matériel de production, ou bien offre la possibilité d'une sous-traitance locale. Par ailleurs, l'invention autorise une fabrication rapide et flexible, puisqu'elle permet de modifier l'angle entre les tubes de façon particulièrement simple. En outre, l'invention confère une grande résistance à l'assemblage entre les tubes, grâce à l'utilisation d'un organe d'assemblage manchonné. Ainsi, l'utilisation de pièces usinées permet d'augmenter la résistance, par rapport à des pièces moulées. De plus, il est possible de maîtriser parfaitement cette résistance en adaptant les différents paramètres de géométrie de ce manchon, en particulier l'épaisseur des parois de ce dernier, ou encore la longueur des zones de contact collées. Les figures 14 et 15 illustrent le fait que le diamètre de la partie sphérique utilisée influe directement sur la surface de collage. Ainsi, à la figure 15, on utilise une sphère d'un diamètre bien plus important que celle de la figure 14. De la sorte, le logement 182 de la figure 15 définit une surface de collage nettement plus grande quenelle, associée au logement 181 de la figure 14. Enfin, le procédé conforme à l'invention présente les avantages spécifiques du collage, tels qu'ils ont été présentés ci-dessus. II s'agit en particulier d'une productivité améliorée, notamment par rapport au soudage, et d'une grande résistance, en particulier à la fatigue, car il n'implique aucun affaiblissement des tubes, contrairement à celui provoqué par la montée en température des ensembles soudés. De plus, grâce au collage, la résistance à la corrosion est améliorée, ainsi que l'esthétique, notamment grâce à la disparition des soudures. De plus, la fabrication est facilitée, le savoir-faire requis étant moins important que dans d'autres types de procédés d'assemblage. On notera également que le collage garantit le respect de l'intégrité des matériaux et des structures, assure une liaison continue et rigide, une réduction de la masse, ainsi qu'une répartition uniforme des contraintes. Par ailleurs, grâce au collage, on peut assembler mutuellement des tubes réalisés en des matériaux différents. Ceci est particulièrement avantageux, puisqu'on pourra choisir le matériau le plus approprié pour une zone donnée du cadre, afin de répondre au mieux aux contraintes, notamment de type résistance, rigidité ou élasticité. L'invention permet d'assembler mutuellement des tubes, qui peuvent être réalisés en des matériaux divers. On citera notamment, à titre non limitatif, l'acier, l'aluminium, le titane, ou encore les matériaux composites à base de fibres de carbone ou de verre. De plus, comme évoqué ci-dessus, on peut utiliser au sein d'un même cadre des tubes en matériaux différents, selon les contraintes auxquelles chacun d'eux doit répondre. REVENDICATIONS1.- Procédé d'assemblage de tubes (T1 ù T4) d'un véhicule de type cycle, comprenant les étapes suivantes - on associe à au moins un premier tube (T1 ù T3), un organe d'assemblage (10, 110) comprenant au moins une zone d'emmanchement (12, 112) avec un premier tube correspondant, ainsi qu'une sphère de liaison (16, 116); - on ménage, dans la sphère, un logement diamétral de réception d'un autre tube (T2 T3) ; - on solidarise par collage le ou chaque premier tube avec une zone d'emmanchement correspondante ; - on introduit l'autre tube dans le logement ; et - on colle les zones en contact de cet autre tube et des parois du logement. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise au moins une opération d'enlèvement de matière au niveau de la sphère de liaison. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une opération d'enlèvement de matière consiste à ménager un bord périphérique (20), s'étendant à distance du logement, ce bord s'étendant notamment parallèlement à l'axe principal du logement. 4.- Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'une autre opération d'enlèvement de matière consiste à réduire la dimension axiale du logement, de manière à former un méplat (22) bordant le débouché de ce logement. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre (D) de la sphère et la section extérieure (S2) de l'autre tube est comprise entre 1.1 et 3. 6.- Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la surface de collage entre, d'une part, le ou chaque premier tube et la zone d'emmanchement et, d'autre part, les parois du logement et l'autre tube, est comprise entre 10 et 100 cm2. 7.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on assemble au moins un premier et au moins un second tubes, avec l'autre tube. 8.- Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'on associe un premier organe d'assemblage audit au moins un premier tube et un second organe d'assemblage audit au moins un second tube et on ménage, dans les sphères de liaison de ces deux organes d'assemblage, des surfaces de butée mutuelle (22, 122). 9.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'autre tube est un tube transversal, notamment un tube de la boîte de pédalier, on forme respectivement un tenon (16') et une fourche (116'), dans les sphères de liaison des premier et second tubes, et on insère ce tenon dans cette fourche avant d'introduire le tube transversal dans les logements ménagés dans ces sphères. 10.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise un organe d'assemblage (10) de type multiple, possédant une unique sphère de liaison (16) et au moins deux zones d'emmanchement (12) propres à recevoir au moins deux tubes, notamment des haubans arrière du cadre. 11.- Cadre assemblé selon le procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes 12.- Véhicule de type cycle, comprenant un cadre selon la revendication précédente.