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WO2019158858A1 - Procédé de fabrication d'un composant de bicyclette, composant de bicyclette et pédalier de bicyclette - Google Patents

Procédé de fabrication d'un composant de bicyclette, composant de bicyclette et pédalier de bicyclette Download PDF

Info

Publication number
WO2019158858A1
WO2019158858A1 PCT/FR2019/050319 FR2019050319W WO2019158858A1 WO 2019158858 A1 WO2019158858 A1 WO 2019158858A1 FR 2019050319 W FR2019050319 W FR 2019050319W WO 2019158858 A1 WO2019158858 A1 WO 2019158858A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plate
component
cavity
bicycle
shoulder
Prior art date
Application number
PCT/FR2019/050319
Other languages
English (en)
Inventor
Emile Thomas Di Serio
Lionel DUPERRAY
Pierre Loup JUDAS
Original Assignee
Saint Jean Industries
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Jean Industries filed Critical Saint Jean Industries
Priority to US16/965,040 priority Critical patent/US20200354016A1/en
Priority to BR112020014646-3A priority patent/BR112020014646A2/pt
Priority to CA3088830A priority patent/CA3088830A1/fr
Priority to JP2020565022A priority patent/JP2021513486A/ja
Priority to EP19711152.9A priority patent/EP3727741A1/fr
Priority to CN201980010359.8A priority patent/CN111936265A/zh
Priority to KR1020207026207A priority patent/KR20200118862A/ko
Publication of WO2019158858A1 publication Critical patent/WO2019158858A1/fr

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02—Making uncoated products
    • B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/14—Making other products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/002—Hybrid process, e.g. forging following casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/12—Forming profiles on internal or external surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K17/00—Making sport articles, e.g. skates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K21/00—Making hollow articles not covered by a single preceding sub-group
    • B21K21/08—Shaping hollow articles with different cross-section in longitudinal direction, e.g. nozzles, spark-plugs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D25/00—Special casting characterised by the nature of the product
    • B22D25/02—Special casting characterised by the nature of the product by its peculiarity of shape; of works of art
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M3/00—Construction of cranks operated by hand or foot

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a hollow bicycle component.
  • the invention also relates to a bicycle component and a bicycle crankset.
  • the object of the present invention is thus to provide an improved method for the manufacture of a bicycle component.
  • the subject of the invention is a method for manufacturing a bicycle component, characterized in that it comprises the following successive steps:
  • the invention makes it possible to improve the ratio between the rigidity and the weight of the component.
  • the method makes it possible to propose a component having the same mechanical strength with a lower weight compared to existing solutions.
  • the invention also relates to a bicycle component, comprising a part having an inner cavity opening on one side, characterized in that the component comprises a flat plate fixed on the part covering the cavity.
  • the realization of the piece includes a foundry operation.
  • the realization of the piece includes a forging operation.
  • the realization of the part includes a foundry operation followed by a forging operation, according to the Cobapress hybrid process.
  • the realization of the part comprises an extrusion-rolling operation.
  • the realization of the part includes an additive manufacturing operation.
  • the interior cavity is made in the room without additional machining operation.
  • the inner cavity is made in the room by an additional machining operation.
  • the plate is flat, has a constant thickness, and has two peripheral edges formed at right angles.
  • a shoulder for receiving the plate is formed at the upper edge of the cavity.
  • the shoulder forms a step at right angles, with two peripheral edges formed at right angles.
  • the shoulder has a depth equal to the thickness of the plate.
  • the shoulder is made during the same machining operation as the inner cavity or finishes of the inner cavity.
  • the plate is made by laser cutting.
  • the room has branches receiving a tray.
  • the piece has four branches arranged in X.
  • the branches are formed in one piece with the piece.
  • the branches are molded on the piece.
  • the branches are forged on the piece.
  • the plate completely covers the cavity.
  • the cavity is waterproof.
  • this seal is obtained during the fixing of the plate on the part.
  • this seal can be obtained by a seal or a plug, especially in the case where the component incorporates electronic elements.
  • the fixing step is performed by welding, preferably friction stir welding.
  • the fixing step is performed by gluing.
  • the method comprises a final finishing step to give the component a desired external appearance.
  • the finishing step includes a deburring operation of the weld made between the workpiece and the plate.
  • the finishing step comprises a grinding operation of the component at the weld made between the workpiece and the plate, for example by milling or sanding.
  • the finishing step comprises a machining operation of the outer contours of the part.
  • the finishing step comprises a heat treatment operation.
  • the finishing step comprises a surface treatment operation.
  • the method comprises a step of inserting at least one electronic component into the internal cavity.
  • the electronic component can be an LED, a sensor, a GPS chip, etc.
  • the invention also relates to a bicycle crankset, comprising:
  • a first crank constituted by a first component, as mentioned above;
  • a second crank constituted by a second component, as mentioned above;
  • the component according to the invention is a crank.
  • other components of a bicycle such as a frame, a bracket, or a battery holder or motor of an electric bicycle, can be envisaged.
  • Figure 1 is a perspective view of the crankset according to the invention, comprising a plate, an axis and two cranks;
  • Figure 2 is another perspective view of the pedal, tray side
  • Figure 3 is a view similar to Figure 1 without the tray;
  • Figure 4 is a view similar to Figure 2 without the tray;
  • FIG. 5 is an exploded view of the pedal, corresponding to Figure 4;
  • Figure 6 is another exploded view of the pedal;
  • FIG. 7 is a side view of the pedal, according to the arrow VII in Figure 3;
  • FIG 8 is a top view of the pedal, according to the arrow VIII in Figure 7;
  • Figure 9 is a front view of the pedal according to the arrow IX in Figure 8;
  • Figure 10 is a sectional view along the line X-X in Figure 9;
  • Figure 11 is a sectional view along the line XI-XI of the crank comprising tray receiving arms;
  • Figure 12 is a sectional view along the line XII-XII of the other crank;
  • Figure 13 is an enlarged view of detail XII in Figure 12, showing the plate and the shoulder before assembly;
  • Figure 14 is a sectional view along line XIV-XIV of the crank comprising the branches;
  • Figure 15 is a perspective view of a component part of a crank, during manufacture, after machining a cavity in a block of material;
  • Figure 16 is a longitudinal section of the part of Figure 15.
  • Figures 1 to 10 show a crankset 1 according to the invention, comprising two cranks 10, 20, an axis 40 connecting them and a plate 30 attached to one of the cranks 10.
  • Figures 1 1 to 16 show only the cranks 10 and 20 constituting components according to the invention.
  • each crank 10/20 comprises a base piece 15/25 having a flat outer face 51 and an inner cavity 52 opening at the face 51, on the side of the part 15 / 25.
  • the cavity 52 is completely covered by a plate 60 to make the cavity 52 waterproof.
  • the plate 60 is flat and has a constant thickness between its two flat faces 61 and 62.
  • the plate 60 has a lateral surface 63 which extends over its entire periphery, perpendicular to the faces 61 and 62.
  • the plate 60 has two ridges 65 and 66 which extend over its entire periphery, respectively between the surfaces 61 and 63, and between the surfaces 62 and 63.
  • Each edge 65 and 66 is formed at right angles, as visible in a sectional plane perpendicular to the plane of the plate 60.
  • the cavity 52 has a shoulder 54 formed at its upper edge, with a depth equal to the thickness of the plate 60.
  • the shoulder 54 forms a step at right angles.
  • the shoulder 54 has a flat surface 82 provided for receiving the plane inner face 62 of the plate 60 in plane support, and a lateral surface 83 which extends over its entire periphery, perpendicularly to the surface 82.
  • the shoulder 54 comprises two edges 85 and 86 which extend over its entire periphery, respectively between the face 51 and the surface 83, and between the surfaces 82 and 83. Each edge 85 and 86 is formed at right angles, as visible in a sectional plane perpendicular to the plane of the shoulder 54.
  • the flat outer face 61 of the plate 60 and the flat outer face 51 of the part 15/25 together form a flat surface.
  • the part 125 and the plate 60 are secured by connecting means 90, for example a weld or glue.
  • the connecting means 90 make it possible to secure the face 51, the surface 83 and the edge 85 of the part 15/25 on the one hand, with the face 61, the surface 63 and the edge 65 of the plate 60. somewhere else.
  • the base piece 15/25 of each crank 10/20 also has two opening openings 56 and 58.
  • the opening 56 is designed for fixing the axis 40.
  • the opening 56 has an internal relief formed projecting, complementary to the relief formed at the ends 41 and 42 of the axis 40.
  • the relief of the opening 56 has six rounded depressions, while the relief of the ends 41 and 42 has six rounded bosses.
  • the opening 58 is provided to receive a spacer 78 for fixing a pedal, not shown.
  • the complementary reliefs of the ends 41 and 42 of the axis 40 and the openings 56 of the parts 15/25 may have different configurations without departing from the scope of the invention.
  • the reliefs may have flat facets, allowing their fitting.
  • the axis 40 preferably has a tubular section, that is to say hollow, as shown in Figure 10.
  • the axis 40 may have a solid section.
  • the crank 10 comprises four branches 1 1, 12, 13 and 14, for receiving the plate 30.
  • the branches 11-14 are formed in one piece on the base part 15.
  • the branches 11-14 can be machined, molded, or forged on 15.
  • the branches 1 1-14 can be machined on a CNC machine tool (numerical control computer).
  • the branches 11-14 may be independent of the crank 10, that is to say be reported on the base part 15.
  • the base piece 15/25 and the plate 60 are made of metal.
  • the metal is an aluminum alloy.
  • the piece 15/25 and / or the plate 60 may be of plastic material.
  • the part 15/25 and / or the plate 60 may be of composite material, such as a carbon fiber reinforced plastic (CFRP e n English).
  • the plate 60 can be made by laser cutting. This ensures a significant accuracy in the dimensions of the plate, and in the perpendicularity between the lateral surface 63 and the flat faces 61 and 62.
  • the plate 60 can be fixed to the base part 15/25 by implementing a welding technique, preferably the friction stir welding technique. Other techniques are also possible, such as cold metal transfer (CMT) welding, TIG (Tungsten Inert Gas) welding, or the like.
  • CMT cold metal transfer
  • TIG Tungsten Inert Gas
  • the part 15/25 and the plate 60 can be secured by gluing (example: epoxy-type glue).
  • the part 15/25 and the plate 60 are made of the same material.
  • the piece 15/25 and the plate 60 may be made of different materials.
  • a method of manufacturing a bicycle component according to the invention comprises the successive steps described below.
  • the method comprises a step of producing a part 5 having an internal cavity 52 opening on one side, as shown in FIG.
  • the making of part 5 can include:
  • the part 5 can be made from a preform, that is to say a block of raw material, obtained in foundry, forging, foundry + forging, extrusion, additive manufacturing, etc.
  • the inner cavity 52 can be made in the part 5 without additional machining operation.
  • the preform may have a recess obtained in the foundry, forge, foundry + forge, additive manufacturing, and having the final shape of the cavity 52.
  • the cavity 52 may be partially made in the part 5 by a machining operation.
  • the preform may have a recess, requiring additional machining to obtain the final shape of the cavity 52.
  • the cavity 52 can be entirely made in the part 5 by a machining operation.
  • the preform may be devoid of recess before this machining.
  • the cavity 52 is entirely machined in the preform to form the part 5.
  • the part 5 also comprises a shoulder 54 formed at the upper edge of the cavity 52.
  • the shoulder 54 is machined in the part 5, so as to form a step at right angles, with a flat surface for receiving the plate 60.
  • the method may comprise a step of inserting one or more electronic components in the cavity 52.
  • the electronic component may be an LED, a sensor, a GPS chip, etc.
  • a plate 60 is positioned on the part 5 to cover the cavity 52.
  • the plate 60 is fixed to the part 5, for example by welding or gluing.
  • the plate 60 is attached to the workpiece 5 by friction stir welding, and the weld is machined in a finishing step.
  • a flat outer face 61 of the plate 60 and a flat outer face 51 of the part 5 together form a flat surface.
  • the friction stir welding technique makes it possible to weld without adding material, and thus to gain weight, which is an important parameter in the field of the cycle. This weld also makes it possible to have good mechanical properties. Finally, from an aesthetic point of view, this weld is seen almost no longer after grinding, for example by milling or sanding.
  • the shoulder 54 forms a step at right angles to the entire upper edge of the cavity 52, with two peripheral edges 85 and 86 formed at right angles, the plate 60 has two peripheral edges 65 and 66 formed at right angles, and the shoulder 54 has a depth equal to the thickness of the plate 60.
  • the right-angle contact between the plate 60 and the shoulder 54 makes it possible to ensure a very precise fit, which is particularly advantageous for producing the friction stir welding.
  • the counter-support at right angles makes it possible to counter the force applied perpendicularly to the plate 60 during the friction stir welding, and thus to avoid deforming the plate 60.
  • the method may include a finishing step to give the component a desired external appearance, especially to lighten the component, and give it the desired shape from the aesthetic point of view.
  • the finishing step may comprise a deburring operation of the weld made between the part 5 and the plate 60.
  • the finishing step may comprise a machining operation of the outer contours of the part 5.
  • the finishing step may comprise a heat treatment step and / or surface treatment.
  • the part 5 forms the part 15 or 25 respectively of the crank 10 or 20.
  • the part 5 it is possible not to perform finishing machining of the part 5 after fixing the plate 60. In this case, it is conceivable to give the part 5 its desired external appearance, in particular to give it the aesthetically desirable shape, directly in the first step of producing the piece 5.
  • the machining operations of the part 5, as well as the steps of positioning and fixing the plate 60 on the part 5, can be performed on the same machine, in particular a CNC machine tool.
  • the reduction in the number of machines, and the number of movements of the part 5 between different machines, makes it possible to save time and money.
  • the bicycle component may be shaped differently from Figures 1 to 16 without departing from the scope of the invention, which is defined by the claims.
  • the component can be of any type adapted to the intended application.
  • Various bicycle components such as a frame, a bracket, or a battery holder or motor of an electric bicycle, can be obtained by the method according to the invention.
  • the plate 60 can cover only a portion of the cavity 52.
  • the base part 5 is machined to obtain two cavities 52, each on one side.
  • the bicycle component comprises two plates 60 arranged vis-a-vis.
  • the part 5 may be devoid of shoulder 54.
  • a surface of the part 5 is machined at the edge of the cavity 52, then the plate 60 is fixed on this surface. In other words, after the positioning operation of the plate 60 on the part 5, the plate 60 protrudes from the surface of the part 5.
  • At least one electronic component is disposed in the cavity 52.
  • the electronic component may be a GPS chip to geo-locate the component according to the invention.
  • the electronic component may be a force sensor communicating with a propulsion system of an electronic bicycle.
  • the bicycle component may be a crank provided with an electric battery electrically connected to a light-emitting diode (LED).
  • the diode is disposed on the outside of the crank, for securing nocturnal use of the bicycle.
  • the electronic component may be an RFID chip for identifying the bicycle component.
  • the technical characteristics of the various embodiments and variants mentioned above may be, in whole or in part, combined with one another.
  • the bicycle component can be adapted in terms of cost, features and performance.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un composant (10) de bicyclette, caractérisé en ce qu'il comprend des opérations successives suivantes: une étape de réalisation d'une pièce (15) comportant une cavité intérieure (52) débouchant sur un côté; une étape de positionnement d'une plaque (60) sur la pièce (15) pour recouvrir la cavité (52); et une étape de fixation de la plaque (60) à la pièce (15), pour obtenir le composant (10) de bicyclette. L'invention concerne également un composant (10) de bicyclette et un pédalier de bicyclette.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D’UN COMPOSANT DE BICYCLETTE,
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.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d’un composant (10 ; 20) de bicyclette, caractérisé en ce qu’il comprend des étapes successives suivantes :
- une étape de réalisation d’une pièce (15 ; 25) comportant une cavité intérieure (52) débouchant sur un côté ;
- une étape de positionnement d’une plaque (60) sur la pièce (15 ; 25) pour recouvrir la cavité (52) ; et
- une étape de fixation de la plaque (60) à la pièce (15 ; 25), pour obtenir le composant (10 ; 20) de bicyclette.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la réalisation de la pièce (15 ; 25) comprend une opération de fonderie.
3. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la réalisation de la pièce (15 ; 25) comprend une opération de forge.
4. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la réalisation de la pièce (15 ; 25) comprend une opération de fonderie suivie par une opération de forge.
5. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la réalisation de la pièce (15 ; 25) comprend une opération d’extrusion-laminage.
6. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la réalisation de la pièce (15 ; 25) comprend une opération de fabrication additive.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la cavité intérieure (52) est réalisée dans la pièce (15 ; 25) sans opération d’usinage additionnelle.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la cavité intérieure (52) est réalisée dans la pièce (15 ; 25) par une opération d’usinage additionnelle.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l’opération d’usinage de la cavité intérieure (52) dans la pièce (15 ; 25), l’étape de positionnement de la plaque (60) sur la pièce (15 ; 25), et l’étape de fixation de la plaque (60) sur la pièce (15 ; 25), sont réalisées sur une même machine.
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la plaque (60) est plane, a une épaisseur constante, et comporte deux arêtes (65, 66) périphériques formées à angle droit.
11. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que dans l’étape de réalisation de la pièce (15 ; 25), un épaulement (54) de réception de la plaque (60) est formé en bordure supérieure de la cavité (52).
12. Procédé selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que sur toute la bordure supérieure de la cavité (52), l’épaulement (54) forme une marche à angle droit.
13. Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que l’épaulement (54) a une profondeur égale à l’épaisseur de la plaque (60).
14. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 1 à 13, caractérisé en ce qu’après l’étape de positionnement de la plaque (60) sur la pièce (15 ; 25) contre l’épaulement (54), une face extérieure plane (61 ) de la plaque (60) et une face extérieure plane (51 ) de la pièce (15 ; 25) forment conjointement une surface plane.
15. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la plaque (60) est réalisée par découpe laser.
16. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l’étape de fixation est réalisée par soudage.
17. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que l’étape de fixation est réalisé par soudage par friction malaxage.
18. Procédé selon l’une quelconque des revendications 16 ou 17, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de finition incluant une opération de rectification de la soudure.
19. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l’étape de fixation est réalisée par collage.
20. Procédé selon quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce qu’entre l’étape de réalisation de la pièce (15 ; 25) et l’étape de positionnement de la plaque sur la pièce (15 ; 25), le procédé comprend une étape d’insertion d’un composant électronique dans la cavité intérieure (52).
21. Composant (10 ; 20) de bicyclette, comprenant une pièce (15 ; 25) comportant une cavité intérieure (52) débouchant sur un côté, caractérisé en ce que le composant (10 ; 20) comprend une plaque plate (60) fixée sur la pièce (15 ; 25), en recouvrant la cavité (52).
22. Composant (10 ; 20) selon la revendication 21 , caractérisé en ce que la plaque (60) est plane, a une épaisseur constante, et comporte deux arêtes périphériques formées à angle droit.
23. Composant (10 ; 20) selon l’une quelconque des revendications 21 ou 22, caractérisé en ce que la pièce (15 ; 25) comporte un épaulement (54) de réception de la plaque (60) formé en bordure supérieure de la cavité (52).
24. Composant (10 ; 20) selon la revendication 23, caractérisé en ce que sur toute la bordure supérieure de la cavité (52), l’épaulement (54) forme une marche à angle droit.
25. Composant (10) de bicyclette selon l’une quelconque des revendications 21 à 24, caractérisé en ce que le composant (10) comporte des branches (11 , 12, 13, 14) de réception d’un plateau (30), lesdites branches (1 1 , 12, 13, 14) étant formées monobloc sur la pièce (15).
26. Pédalier de bicyclette (1 ), comprenant :
- une première manivelle (10) constituée par un premier composant, selon l’une quelconque des revendications 21 à 24 ;
- une seconde manivelle (20) constituée par un second composant, selon l’une quelconque des revendications 21 à 25 ;
- un plateau (30) monté sur la première manivelle (10) ; et
- un axe (40) connectant la première manivelle (10) et la seconde manivelle (20).
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