Brevet FR3067696A1 — publié le 20181221

CADRE DE VÉLO/BICYCLETTE EN ALLIAGE D'ALUMINIUM ULTRA-LÉGER La présente invention porte sur un cadre de vélo/bicyclette en alliage d'aluminium qui permet d'obtenir 5 d'excellentes propriétés mécaniques tout en étant très léger. Le poids des vélos/bicyclettes est l'une des caractéristiques les plus importantes recherchées par les 10 consommateurs. Ainsi, le poids d'un vélo doit être le plus faible possible afin de rendre maximales les performances du vélo/de la bicyclette. Une partie importante du poids du vélo/de la 15 bicyclette provient du cadre de ce dernier qui est l'élément assurant la liaison des principaux éléments qui constituent le vélo/la bicyclette. Toutefois, le gain de poids ne doit pas 20 compromettre les autres caractéristiques du vélo/de la bicyclette, notamment sa résistance mécanique. Actuellement, les cadres de vélo/bicyclette permettant d'obtenir le meilleur compromis entre poids 25 léger et résistance mécanique sont fabriqués en titane ou en carbone. Cependant ces cadres de vélo sont coûteux et ne sont pas accessibles pour cette raison au grand public. Il existe également des cadres de vélo/bicyclette 30 en aluminium, mais ces cadres ont un poids plus élevé que les cadres en titane ou en carbone. Ces cadres en aluminium ont toutefois un prix moins élevé que les cadres en titane ou en carbone. 2 L'un des alliages d'aluminium les plus utilisés pour les cadres de vélo/bicyclette est l'alliage d'aluminium 7005. Cependant d'autres alliages d'aluminium possèdent de meilleures propriétés mécaniques comme les alliages 7050 ou 7075, comme indiqué dans le document US 6524410 Bi. Toutefois, les alliages d'aluminium 7050 et 7075 sont difficiles à travailler (fonderie ; filage, étirage) et impossibles à souder sur le plan industriel. Dans ces conditions, l'assemblage classique d'un cadre de vélo/bicyclette par soudage n'est pas réalisable. On sait par les documents CN 201580501 Ul ou EP 0 587 827 Al qu'il est possible d'assembler des cadres de vélo possédant des tubes en alliage d'aluminium 7050 ou 7075 par manchonnage, les tubes étant alors assemblés les uns aux autres grâce à des pièces de liaison liant les tubes. Il existe une demande des consommateurs pour des vélos ayant un poids léger en alliage d'aluminium, présentant un prix moindre que les vélos/bicyclettes ayant un cadre en titane ou en carbone, tout en ayant des propriétés mécaniques supérieures aux alliages d'aluminium 7050 ou 7075 et une meilleure légèreté. La présente invention permet de satisfaire cette 30 demande en proposant un cadre de vélo/bicyclette en alliage d'aluminium présentant un poids léger et d'excellentes propriétés mécaniques. 3 A cet effet, la présente invention porte sur un cadre de vélo/bicyclette comportant : - un tube supérieur (T'p) ; - un tube oblique (Te) ; 5 - un tube de selle (T'lle) ; - une pièce de liaison (L1) entre le tube supérieur (T'p) et le tube oblique (Te), laquelle comporte : - une partie manchon de solidarisation d'une partie d'extrémité dudit tube supérieur (T'p) ; 10 - une partie manchon de solidarisation d'une partie d'extrémité dudit tube oblique (Te) ; et - une partie manchon de solidarisation d'un tube de direction ; - une pièce de liaison (L2) entre le tube supérieur (T'p) 15 et le tube de selle ('selle), laquelle comporte : - une partie manchon de solidarisation d'une partie d'extrémité dudit tube supérieur (T'p) ; - une partie manchon de solidarisation d'une partie d'extrémité dudit tube de selle ('selle) ; et 20 - une partie manchon de solidarisation d'une tige de selle ; - une pièce de liaison (L3) entre le tube oblique (Te) et le tube de selle ('selle), laquelle comporte : - une partie manchon de solidarisation d'une partie 25 d'extrémité du tube oblique (Te) ; - une partie manchon de solidarisation d'une partie d'extrémité du tube de selle ('selle) ; - une partie manchon de solidarisation d'une boîte de pédalier, caractérisé par le fait que les tubes (T'p), (Te) et ('selle) sont réalisés en un alliage d'aluminium comportant en dehors de l'aluminium (Al), les éléments suivants : 4 - silicium (Si) 0,30 % ; - fer (Fe) 0,40 % ; - cuivre (Cu) REVENDICATIONS1 - Cadre (1) de vélo/bicyclette comportant : - un tube supérieur (T'p) ; 5 - un tube oblique (T,) ; entre le tube supérieur (T'p) - un tube de selle (T'lle) ; - une pièce de liaison (L1) et le tube oblique (T,), laquelle comporte : - une partie manchon (4) de solidarisation d'une 10 partie d'extrémité dudit tube supérieur (T'p) ; - une partie manchon (5) de solidarisation d'une partie d'extrémité dudit tube oblique (T,) ; et - une partie manchon (2) de solidarisation d'un tube de direction ; 15 - une pièce de liaison (L2) entre le tube supérieur (T'p) et le tube de selle (T'lle), laquelle comporte : - une partie manchon (12) de solidarisation d'une partie d'extrémité dudit tube supérieur (T'p) ; - une partie manchon (10) de solidarisation d'une 20 partie d'extrémité dudit tube de selle (T'lle) ; et - une partie manchon (9) de solidarisation d'une tige de selle ; - une pièce de liaison (L3) entre le tube oblique (T,) et le tube de selle (T'lle), laquelle comporte : 25 - une partie manchon (16) de solidarisation d'une partie d'extrémité du tube oblique (T,) ; - une partie manchon (17) de solidarisation d'une partie d'extrémité du tube de selle (T'lle) ; - une partie manchon (14) de solidarisation d'une 30 boîte de pédalier, 15 caractérisé par le fait que les tubes (T'p), (Te) et ('selle) sont réalisés en un alliage d'aluminium comportant en dehors de l'aluminium (Al), les éléments suivants : - silicium (Si) 0,30 % ; - fer (Fe) 0,40 % ; _ cuivre (Cu) 2 - Cadre (1) de vélo/bicyclette selon la 20 revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte : - des tubes haubans (HD, HG) destinés à être disposés de chaque côté de la roue arrière et reliés à la pièce de liaison (L2), laquelle comporte également deux parties manchons (13D, 13G) de solidarisation chacune d'une 25 partie d'extrémité d'un tube hauban (HD, HG) et/ou - des tubes de base (BD, BG) destinés à être disposés de chaque côté de la roue arrière et reliés à la pièce de liaison (L3), laquelle comporte également deux parties manchons (18D, 18G) de solidarisation chacune d'une 30 partie d'extrémité d'un tube de base (B), le tube hauban et le tube de base destinés à se trouver d'un même côté de la roue arrière étant reliés par une 16 pièce de liaison (L4D, L4G), laquelle comporte des parties manchons (22, 23 ; 26, 27) de solidarisation de l'autre partie d'extrémité dudit tube hauban et dudit tube de base ainsi qu'une partie de passage (19 ; 24) du moyeu de la 5 roue arrière, et également, le cas échéant, au moins un organe (20 ; 28) permettant la fixation d'un accessoire du vélo/de la bicyclette, tel que le dérailleur, le frein à disque, un porte-bagages, un porte-bidon, lesdits tubes haubans (HD, HG) et lesdits tubes de base (BD, BG) étant 10 formés d'un alliage tel que défini à la revendication 1. 3 - Cadre (1) de vélo/bicyclette selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que dans l'alliage d'aluminium : 15 - le silicium est présent à une valeur 0,30 % ; - le fer est présent à une valeur 0,40 % ; - le cuivre est présent à raison de 1,20 à 1,70 % ; - le manganèse est présent à une valeur 0,20 % ; - le magnésium est présent à raison de 2,40 à 2,70 % ; 20 - le chrome est présent de 0,18 à 0,28 % ; et - le zinc est présent à raison de 5,60 à 6,10 %, les pourcentages ci-dessus étant donnés en masse par rapport à la masse totale de l'alliage. 25 4 - Cadre (1) de vélo/bicyclette selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que dans l'alliage d'aluminium : - le silicium est présent à une valeur 0,08 % ; - le fer est présent à une valeur 0,10 % ; 30 - le cuivre est présent à raison de 1,60 à 1,90 % ; - le manganèse est présent à une valeur 0,1 % ; - le magnésium est présent à raison de 1,80 à 2,10 % ; 17 - le chrome est présent à une valeur 0,10 % ; - le zinc est présent à raison de 7,50 à 8,40 % ; et - le nickel est présent à une valeur 0,03 %, les pourcentages ci-dessus étant donnés en masse par 5 rapport à la masse totale de l'alliage. 5 - Cadre (1) de vélo/bicyclette selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les tubes (Te), (T'lle), (HD, HG) et (BD, BG) sont obtenus par 10 une extrusion, en particulier par une extrusion lubrifiée, suivie par un étirage à froid. 6 - Cadre (1) de vélo/bicyclette selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les tubes 15 (T'p), (Te), (T'lle), (HD, HG) et (BD, BG) sont des tubes de section circulaire, elliptique ou ovale, d'épaisseur constante, notamment entre 0,60 et 0,85 mm pour les tubes (T'p) et (Te), et entre 0,60 et 1,05 mm pour les tubes (T'lle), (HD, HG) et (BD, BG), ou d'épaisseur variable en section, notamment concernant les tubes (T'p) et (Te), où l'épaisseur peut être variable dans la section d'un même tube, entre 0,85 et 1,05 mm à l'épaisseur maximum, c'est-à-dire au niveau des parois supérieure et inférieure du tube, là où les contraintes mécaniques sont les plus importantes lors de l'utilisation, et entre 0,60 et 0,85 mm à l'épaisseur minimale, c'est-à-dire au niveau des parois latérales du tube, là où les contraintes mécaniques sont les moins importantes lors de l'utilisation. 7 - Cadre (1) de vélo/bicyclette selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'au moins un tube (T'p), (Te), (T'11,), (HD, HG) et (BD, BG) présente : 18 une densité de 2,68 à 2,86, et/ou - une résistance élastique selon NF EN ISO 6892-1 d'octobre 2009 au moins égale à 500 MPa, en particulier au moins égale à 640 MPa, et/ou 5 - une résistance mécanique selon NF EN ISO 6892-1 d'octobre 2009, au moins égale à 550 MPa, en particulier au moins égale à 660 MPa, et/ou - un allongement selon NF EN ISO 6892-1 d'octobre 2009 de 10 à 20 %. 10 8 - Cadre (1) de vélo/bicyclette selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les pièces de liaison (L1), (L2), (L3), (L4D) et (L4G) sont faites en alliage d'aluminium-magnésium-scandium du type 15 Scalmalloy®. 9 - Cadre (1) de vélo/bicyclette selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les pièces de liaison (L1), (L2), (L3), (L4D) et (L4G) sont 20 obtenues par impression 3D. 10 - Cadre (1) de vélo/bicyclette selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que les tubes (Te), (T'lle), (HD, HG) et (BD, BG) sont solidarisés 25 avec leurs pièces de liaison (L1 ; L2 ; L3 ; L4D ; L4G) par collage. 11 - Cadre (1) de vélo/bicyclette selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les parties 30 manchons (4 ; 5 ; 12 ; 13D ; 13G ; 16 ; 17 ; 18D ; 18G ; 22 ; 23 ; 26 ; 27) de solidarisation des parties d'extrémité des tubes (T'p), (Te), (T'lle), (HD, HG) et (BD, BG) présentent des épaulements (6) vers l'intérieur à 19 partir desquels sont formées des régions (7) de section extérieure inférieure à la section intérieure des parties d'extrémité des tubes (T'p), (T0), (T'lle), (H) et (B), sur lesquelles ces derniers sont aptes à être enfilés et 5 collés. 12 - Cadre (1) de vélo/bicyclette selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé par le fait que la colle est une colle structurale de type époxy. 10 13 - Procédé de fabrication d'un cadre (1) de vélo/bicyclette tel que défini à l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que l'on fabrique les tubes (Tsup)r (Ur (Tselle) r (H) et (B) par une extrusion, en 15 particulier par une extrusion lubrifiée, suivie d'un étirage à froid, que l'on fabrique les pièces de liaison (L1), (L2), (L3), (L4D) et (L4G) par impression 3D et que l'on assemble les tubes (T'p), (T0), (Tselle), (H) et (B) et les pièces de liaison (L1), (L2), (L3), (L4D) et (L4G) par 20 collage, de préférence après sablage des parties d'extrémité des tubes (T'p), (T0), (Tselle), (H) et (B) destinées à coopérer avec les pièces de liaison (L1), (L2), (L3), (L4D) et (L4G). 25 14 - Vélo/bicyclette caractérisé par le fait qu'il comporte un cadre (1) tel que défini à l'une des revendications 1 à 12 ou fabriqué par le procédé de la revendication 13.