COMPOSANT DE BICYCLETTE ET PEDALIER DE BICYCLETTE

La présente invention concerne un procédé de fabrication d’un composant creux de bicyclette. L’invention concerne également un composant de bicyclette et un pédalier de bicyclette.

Dans le domaine du cyclisme, et notamment du cyclisme sportif, les utilisateurs les plus exigeants cherchent toujours à diminuer le poids de leur équipement. En même temps, les pièces structurelles, et celles de la transmission, doivent être résistantes aux contraintes mécaniques et présenter une bonne rigidité. Ces caractéristiques contradictoires nécessitent une recherche de solutions novatrices pour satisfaire les utilisateurs.

Le but de la présente invention est ainsi de proposer un procédé amélioré pour la fabrication d’un composant de bicyclette.

A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’un composant de bicyclette, caractérisé en ce qu’il comprend des étapes successives suivantes :

- une étape de réalisation d’une pièce comportant une cavité intérieure débouchant sur un côté ;

- une étape de positionnement d’une plaque sur la pièce pour recouvrir la cavité ; et

- une étape de fixation de la plaque à la pièce, pour obtenir le composant de bicyclette.

Ainsi, l’invention permet d’améliorer le rapport entre la rigidité et le poids du composant. Le procédé permet de proposer un composant présentant une même résistance mécanique avec un poids inférieur, par rapport aux solutions existantes.

L’invention a également pour objet un composant de bicyclette, comprenant une pièce comportant une cavité intérieure débouchant sur un côté, caractérisé en ce que le composant comprend une plaque plate fixée sur la pièce en recouvrant la cavité.

Selon d’autres caractéristiques avantageuses de l’invention, prises isolément ou en combinaison :

- La réalisation de la pièce comprend une opération de fonderie.

- La réalisation de la pièce comprend une opération de forge.

- La réalisation de la pièce comprend une opération de fonderie suivie d’une opération de forge, selon le procédé hybride Cobapress. - La réalisation de la pièce comprend une opération d’extrusion-laminage.

- La réalisation de la pièce comprend une opération de fabrication additive.

- La cavité intérieure est réalisée dans la pièce sans opération d’usinage additionnelle.

- La cavité intérieure est réalisée dans la pièce par une opération d’usinage additionnelle.

- L’opération d’usinage de la cavité intérieure dans la pièce, l’étape de positionnement de la plaque sur la pièce, et l’étape de fixation de la plaque sur la pièce, sont réalisées sur une même machine.

- La plaque est plane, a une épaisseur constante, et comporte deux arêtes périphériques formées à angle droit.

- Dans l’étape de réalisation de la pièce, un épaulement de réception de la plaque est formé en bordure supérieure de la cavité.

- Sur toute la bordure supérieure de la cavité, l’épaulement forme une marche à angle droit, avec deux arêtes périphériques formées à angle droit.

- L’épaulement a une profondeur égale à l’épaisseur de la plaque.

- L’épaulement est réalisé lors d’une même opération d’usinage que la cavité intérieure ou que des finitions de la cavité intérieure.

- La plaque est réalisée par découpe laser.

- Après l’étape de positionnement de la plaque sur la pièce contre l’épaulement, une face extérieure plane de la plaque et une face extérieure plane de la pièce forment conjointement une surface plane.

- La pièce comporte des branches de réception d’un plateau.

- La pièce comporte quatre branches disposées en X.

- Les branches sont formées monobloc avec la pièce.

- Les branches sont usinées sur la pièce.

- Les branches sont moulées sur la pièce.

- Les branches sont forgées sur la pièce.

- Les branches sont rapportées sur la pièce pour former le composant.

- La plaque recouvre entièrement la cavité.

- La cavité est étanche. De préférence, cette étanchéité est obtenue lors de la fixation de la plaque sur la pièce. En alternative, cette étanchéité peut être obtenue par un joint ou un bouchon, notamment dans le cas où le composant intègre des éléments électroniques.

- L’étape de fixation est réalisée par soudage, de préférence soudage par friction malaxage.

- L’étape de fixation est réalisée par collage. - Le procédé comprend une étape finale de finition pour donner au composant une apparence externe désirée.

- L’étape de finition comprend une opération d’ébavurage de la soudure réalisée entre la pièce et la plaque.

- L’étape de finition comprend une opération de rectification du composant au niveau de la soudure réalisée entre la pièce et la plaque, par exemple par fraisage ou ponçage.

- L’étape de finition comprend une opération d’usinage des contours extérieurs de la pièce.

- L’étape de finition comprend une opération de traitement thermique.

- L’étape de finition comprend une opération de traitement de surface.

- Entre l’étape de réalisation de la pièce et l’étape de positionnement de la plaque sur la pièce, le procédé comprend une étape d’insertion d’au moins un composant électronique dans la cavité intérieure. Le composant électronique peut être une LED, un capteur, une puce GPS, etc...

L’invention a également pour objet un pédalier de bicyclette, comprenant :

- une première manivelle constituée par un premier composant, tel que mentionné ci- dessus ;

- une seconde manivelle constituée par un second composant, tel que mentionné ci- dessus ;

- un plateau monté sur la première manivelle; et

- un axe connectant la première manivelle et la seconde manivelle.

Dans la suite de la description, le composant conforme à l’invention est une manivelle. Dans le cadre de l’invention, d’autres composants d’une bicyclette, tels qu’un cadre, une potence, ou un support des batteries ou moteur d’une bicyclette électrique, peuvent être envisagés.

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :

la figure 1 est une vue en perspective du pédalier conforme à l’invention, comprenant un plateau, un axe et deux manivelles ;

la figure 2 est une autre vue en perspective du pédalier, côté plateau ;

la figure 3 est une vue similaire à la figure 1 , sans le plateau ;

la figure 4 est une vue similaire à la figure 2, sans le plateau ;

la figure 5 est une vue éclatée du pédalier, correspondant à la figure 4 ; la figure 6 est une autre vue éclatée du pédalier ;

la figure 7 est une vue de côté du pédalier, selon la flèche VII à la figure 3 ;

la figure 8 est une vue de dessus du pédalier, selon la flèche VIII à la figure 7 ; la figure 9 est une vue de face du pédalier selon la flèche IX à la figure 8 ;

la figure 10 est une vue en coupe selon la ligne X-X à la figure 9 ;

la figure 11 est une vue en coupe selon la ligne XI-XI de la manivelle comportant des branches de réception du plateau ;

la figure 12 est une vue en coupe selon la ligne XII-XII de l’autre manivelle ;

la figure 13 est une vue à plus grande échelle du détail XII à la figure 12, montrant la plaque et l’épaulement avant assemblage ;

la figure 14 est une vue en coupe selon la ligne XIV-XIV de la manivelle comportant les branches ;

la figure 15 est une vue en perspective d’une pièce constitutive d’une des manivelles, en cours de fabrication, après l’usinage d’une cavité dans un bloc de matière ; et

la figure 16 est une coupe longitudinale de la pièce de la figure 15.

Les figures 1 à 10 montrent un pédalier 1 conforme à l’invention, comprenant deux manivelles 10, 20, un axe 40 les connectant et un plateau 30 attaché à l’une des manivelles 10. Les figures 1 1 à 16 montrent seulement les manivelles 10 et 20, constituant des composants conformes à l’invention.

Selon l’invention, chaque manivelle 10 / 20 comprend une pièce de base 15 / 25 comportant une face extérieure plane 51 et une cavité intérieure 52 débouchant au niveau de la face 51 , sur le côté de la pièce 15 / 25. La cavité 52 est entièrement recouverte par une plaque 60 pour rendre la cavité 52 étanche.

La plaque 60 est plane et a une épaisseur constante entre ses deux faces plates 61 et 62. La plaque 60 comporte une surface latérale 63 qui s’étend sur toute sa périphérie, perpendiculairement aux faces 61 et 62. La plaque 60 comporte deux arêtes 65 et 66 qui s’étendent sur toute sa périphérie, respectivement entre les surfaces 61 et 63, et entre les surfaces 62 et 63. Chaque arête 65 et 66 est formée à angle droit, comme visible dans un plan de coupe perpendiculaire au plan de la plaque 60.

La cavité 52 présente un épaulement 54 formé en sa bordure supérieure, avec une profondeur égale à l’épaisseur de la plaque 60. L’épaulement 54 forme une marche à angle droit. L’épaulement 54 comporte une surface plane 82 prévue pour recevoir la face intérieure plane 62 de la plaque 60 en appui plan, et une surface latérale 83 qui s’étend sur toute sa périphérie, perpendiculairement à la surface 82. L’épaulement 54 comporte deux arêtes 85 et 86 qui s’étendent sur toute sa périphérie, respectivement entre la face 51 et la surface 83, et entre les surfaces 82 et 83. Chaque arête 85 et 86 est formée à angle droit, comme visible dans un plan de coupe perpendiculaire au plan de l’épaulement 54.

Après positionnement de la plaque 60 sur la pièce 15 / 25, contre l’épaulement 54, la face extérieure plane 61 de la plaque 60 et la face extérieure plane 51 de la pièce 15 / 25 forment conjointement une surface plane.

La pièce 15 125 et la plaque 60 sont solidarisés par des moyens de liaison 90, par exemple une soudure ou de la colle. Les moyens de liaison 90 permettent de solidariser la face 51 , la surface 83 et l’arête 85 de la pièce 15 / 25 d’une part, avec la face 61 , la surface 63 et l’arête 65 de la plaque 60 d’autre part.

Les éléments 52, 54 et 60 de chaque manivelle 10 / 20 présentent des dimensions différentes, mais comportent les mêmes références dans un but de simplification.

La pièce de base 15 / 25 de chaque manivelle 10 / 20 comporte également deux ouvertures débouchantes 56 et 58.

L’ouverture 56 est conçue pour la fixation de l’axe 40. L’ouverture 56 présente un relief interne formé en saillie, complémentaire au relief formé aux extrémités 41 et 42 de l’axe 40. Sur l’exemple des figures, le relief de l’ouverture 56 présente six creux arrondis, tandis que le relief des extrémités 41 et 42 présente six bossages arrondis.

L’ouverture 58 est prévue pour recevoir une entretoise 78 de fixation d’une pédale, non représentée.

Les reliefs complémentaires des extrémités 41 et 42 de l’axe 40 et des ouvertures 56 des pièces 15 / 25 peuvent présenter des configurations différentes sans sortir du cadre de l’invention. Par exemple, les reliefs peuvent présenter des facettes planes, permettant leur emmanchement.

L’axe 40 présente de préférence une section tubulaire, c’est-à-dire creuse, comme montré à la figure 10. En alternative, l’axe 40 peut présenter une section pleine.

La manivelle 10 comporte quatre branches 1 1 , 12, 13 et 14, de réception du plateau 30. Les branches 11-14 sont formées monobloc sur la pièce de base 15. Les branches 11-14 peuvent être usinées, moulées, ou forgées sur la pièce 15. Avantageusement, les branches 1 1-14 peuvent être usinées sur une machine-outil CNC (commande numérique par calculateur). Alternativement, les branches 11-14 peuvent être indépendantes de la manivelle 10, c’est-à-dire être rapportées sur la pièce de base 15.

De préférence, la pièce de base 15 / 25 et la plaque 60 sont en métal. Encore de préférence, le métal est un alliage d’aluminium.

En alternative, la pièce 15 / 25 et/ou la plaque 60 peut être en matériau plastique. En alternative, la pièce 15 / 25 et/ou la plaque 60 peut être en matériau composite, tel qu’un plastique à renfort fibre de carbone (CFRP e n anglais).

La plaque 60 peut être réalisée par découpe laser. Cela permet d’assurer une précision importante dans les dimensions de la plaque, et dans la perpendicularité entre la surface latérale 63 et les faces planes 61 et 62. La plaque 60 peut être fixée à la pièce de base 15 / 25 en mettant en oeuvre une technique de soudage, de préférence la technique de soudage par friction malaxage. D’autres techniques sont également possibles, comme le soudage CMT ( Cold Métal Transfer en anglais), TIG ( Tungsten Inert Gas en anglais), ou similaires.

En alternative, la pièce 15 / 25 et la plaque 60 peuvent être solidarisées par collage (exemple : colle type époxy).

De préférence, la pièce 15 / 25 et la plaque 60 sont réalisées dans un même matériau. En alternative, la pièce 15 / 25 et la plaque 60 peuvent être réalisées dans des matériaux différents.

Un procédé de fabrication d’un composant de bicyclette selon l’invention comprend les étapes successives décrites ci-dessous.

Tout d’abord, le procédé comprend une étape de réalisation d’une pièce 5 comportant une cavité intérieure 52 débouchant sur un côté, comme montré à la figure 15.

Par exemple, la réalisation de la pièce 5 peut comprendre :

- une opération de fonderie ;

- une opération de forge ;

- une opération de fonderie suivie d’une opération de forge, selon le procédé hybride Cobapress (décrit notamment dans le brevet EP0119365) ;

- une opération d’extrusion-laminage ; ou

- une opération de fabrication additive. En particulier, la pièce 5 peut être réalisée à partir d’une préforme, c’est-à-dire un bloc de matière brut, obtenu en fonderie, forge, fonderie+forge, extrusion, fabrication additive, etc.

La cavité intérieure 52 peut être réalisée dans la pièce 5 sans opération d’usinage additionnelle. La préforme peut présenter un évidement obtenu en fonderie, forge, fonderie+forge, fabrication additive, et présentant la forme finale de la cavité 52.

En alternative, la cavité 52 peut être partiellement réalisée dans la pièce 5 par une opération d’usinage. La préforme peut présenter un évidement, nécessitant un usinage complémentaire pour obtenir la forme finale de la cavité 52.

Selon une autre alternative, la cavité 52 peut être entièrement réalisée dans la pièce 5 par une opération d’usinage. La préforme peut être dépourvue d’évidement avant cet usinage. La cavité 52 est entièrement usinée dans la préforme pour former la pièce 5.

La pièce 5 comporte également un épaulement 54 formé en bordure supérieure de la cavité 52. De préférence, l’épaulement 54 est usiné dans la pièce 5, de manière à former une marche à angle droit, avec une surface plane de réception de la plaque 60.

A ce stade, le procédé peut comprendre une étape d’insertion d’un ou plusieurs composants électroniques dans la cavité 52. Le composant électronique peut être une LED, un capteur, une puce GPS, etc...

Ensuite, une plaque 60 est positionnée sur la pièce 5 pour recouvrir la cavité 52. La plaque 60 est fixée à la pièce 5, par exemple par soudage ou par collage. De préférence, la plaque 60 est fixée à la pièce 5 par soudage par friction malaxage, puis la soudure est usinée dans une étape de finition.

Après positionnement de la plaque 60 sur la pièce 5, contre l’épaulement 54, une face extérieure plane 61 de la plaque 60 et une face extérieure plane 51 de la pièce 5 forment conjointement une surface plane.

La technique de soudage par friction malaxage permet de souder sans ajout de matière, et donc de gagner du poids, qui est un paramètre important dans le domaine du cycle. Cette soudure permet en outre d’avoir de bonnes propriétés mécaniques. Enfin, d’un point de vue esthétique, cette soudure ne se voit quasiment plus après rectification, par exemple par fraisage ou ponçage.

De préférence, l’épaulement 54 forme une marche à angle droit sur toute la bordure supérieure de la cavité 52, avec deux arêtes périphériques 85 et 86 formées à angle droit, la plaque 60 comporte deux arêtes périphériques 65 et 66 formées à angle droit, et l’épaulement 54 a une profondeur égale à l’épaisseur de la plaque 60. Le contact à angle droit entre la plaque 60 et l’épaulement 54 permet d’assurer un ajustement très précis, particulièrement avantageux pour réaliser la soudure par friction malaxage. De plus, le contre-appui à angle droit permet de contrer l’effort appliqué perpendiculairement à la plaque 60 lors du soudage par friction malaxage, et donc d’éviter de déformer la plaque 60.

Enfin, le procédé peut comprendre une étape de finition pour donner au composant une apparence externe désirée, notamment pour alléger le composant, et lui donner la forme voulue du point de vue esthétique. L’étape de finition peut comprendre une opération d’ébavurage de la soudure réalisée entre la pièce 5 et la plaque 60. L’étape de finition peut comprendre une opération d’usinage des contours extérieurs de la pièce 5. L’étape de finition peut comprend une étape de traitement thermique et/ou traitement de surface.

A ce stade, la pièce 5 forme la pièce 15 ou 25, respectivement de la manivelle 10 ou 20.

En alternative, il est possible de ne pas réaliser d’usinage de finition de la pièce 5 après la fixation de la plaque 60. Dans ce cas, il est envisageable de donner à la pièce 5 son apparence externe désirée, notamment pour lui donner la forme voulue du point de vue esthétique, directement dans la première étape de réalisation de la pièce 5.

Avantageusement, les opérations d’usinage de la pièce 5, ainsi que les étapes de positionnement et de fixation de la plaque 60 sur la pièce 5, peuvent être réalisées sur la même machine, notamment une machine-outil CNC. La réduction du nombre de machines, et du nombre de déplacements de la pièce 5 entre différentes machines, permet de réaliser des gains de temps et d’argent.

Par ailleurs, le composant de bicyclette peut être conformé différemment des figures 1 à 16 sans sortir du cadre de l’invention, qui est définie par les revendications.

En particulier, le composant peut être de tout type adapté à l’application visée. Différents composants de bicyclette, tels qu’un cadre, une potence, ou un support de batteries ou moteur d’une bicyclette électrique, peuvent être obtenus par le procédé selon l’invention.

En variante non représentée, la plaque 60 peut recouvrir seulement une partie de la cavité 52. Selon une autre variante non représentée, la pièce de base 5 est usinée pour obtenir deux cavités 52, chacune d’un côté. Ainsi, le composant de bicyclette comprend deux plaques 60 disposées en vis-à-vis.

En alternative, la pièce 5 peut être dépourvue d’épaulement 54. Une surface de la pièce 5 est usinée en bordure de la cavité 52, puis la plaque 60 est fixée sur cette surface. Autrement dit, après l’opération de positionnement de la plaque 60 sur la pièce 5, la plaque 60 déborde de la surface de la pièce 5.

Selon une autre variante non représentée, au moins un composant électronique est disposé dans la cavité 52. Par exemple, le composant électronique peut être une puce GPS pour géo-localiser le composant selon l’invention. En alternative, le composant électronique peut être un capteur d’effort communicant avec un système de propulsion d’une bicyclette électronique.

Selon un mode de réalisation particulier, le composant de bicyclette peut être une manivelle dotée d’une pile électrique connectée électriquement à une diode électroluminescente (LED en anglais). La diode est disposée sur l’extérieur de la manivelle, pour la sécurisation d’usage nocturne de la bicyclette.

Selon un autre mode de réalisation particulier, le composant électronique peut être une puce RFID pour l’identification du composant de bicyclette. En outre, les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation et variantes mentionnés ci-dessus peuvent être, en totalité ou pour certaines d’entre elles, combinées entre elles. Ainsi, le composant de bicyclette peut être adapté en termes de coût, de fonctionnalités et de performance.