CA1054501A - Procede de fabrication de roues monoblocs pour vehicules gros porteurs - Google Patents

Abstract

: Procédé de fabrication d'une roue métallique monobloc pour véhicules destinée à être équipée de pneumatiques avec ou sans chambre à aire, constitué d'un disque central creux et d'une jante périphérique comportant deux ailes dissymétriques, une grande aile et une petite aile, et comportant un stade de préparation et un stade de finition par usinage mécanique, caractérisé en ce que le stade de préparation comporte, l'obtention, par matriçage, à partir d'une ébauche ayant sensiblement la forme d'un disque cylindrique, du disque de roue et de la petite aile de la jante, l'obtention par formage à la presse à partir d'un élément cylindrique tubulaire, de la grande aile de la jante, l'assemblage, par soudure, du disque de roue et de la petite aile de la jante, d'une part, et de la grande aile de la jante, d'autre part. Et, roue fabriquée selon ce procédé.

Description

1~54SO~
~ a pr~sente in~ention, concerne un procédé de fabrica-tion ~e roue~ m~tallique~ monobloc~ pour v~hicule~ de gro~ por-teur~, de~tinées à 8tre ~quip~e~ de pneumatiques avec - ou, de préf~rence - sans chambre à air.
Fondamentalement, une roue pour enveloppe de pneuma-tique comporte un disque et une ~ante. ~e disque fait corps avec la ~ante et sert d'organe de iixation au moyeu du véhicule.
Il a habituellement la forme d'une cuvette dont la face concave est tournée vers le moyeu, c'est-à-dire axialement (par rapport à l'axe de rotation) vers l'int~rieur~'du v~hicule afin de ménager un logement pour les organes de freinage. ~e disque comporte plusieurs tro~s pour le pas~age de~ gou~ons de fixation de la roue au moyeu, et un alésage central.
~ a ~ante peut être à ba~e plate ou creuse. La roue base creuse est une roue monobloc, ~ui ne comporte aucun élé-~, . .
meDt amovible, et ~ui convient particuliarement bien pour rece-voir des pneumatiques ~ans chambre à air, car il est facile de la rendre étanche à l'air sous pre~sion. Chaque paroi de la gorge est proloDgée par une portion conique (llaDgle de conicité étant .
géD~ralement de 15 par rapport à l'axe de la roue) appelée siège, et de~tinée à recevoir l'un des bourrelets du pneumatique. Un court rebord, en forme de crochet, forme la portion terminale de chacun des sièges. On appelle généralement petite aile de la jante la partie qui est tournée a~ialement vers l'extérieur du ; véhicule et grande aile la p~rtie qui est tourn~e axialement vers l'int~rieur du véhicule, la différence de dimensio~ provenant de la position dissymétrique de la zone de raccordement entre le di~que et la jante.
~es roue~ pour véhicules gros porteurs so~t habituelle-ment fabriqu~es en tôle d'acier emboutie et soudée. ~e mode de fabrication convient bien ~ la production en s~rie et il est relativement peu onereu~.

-1- ~ ., .~

1C)5~501 De nombreuses tentatives ont ~t~ faites pour produire des roues monoblocs et en particulier, en alliage8 légers à base l'al~ nium. Un en~emble routier po~de fr~quemment de 12 a 16 roues plu~ une ou deux roues de 3ecours dont le poids total peut atteindre, en ce qui conoer~e les roues seule~, de 700 à 900 Kg. ~'utilisation de roue~ monoblocs en alliages à haute r~sis-tance, et, ~ ~ortiori, en alllages légers, permettrait un allège-ment 9 ensible.
De nombreuses tentatives ort ~galem~nt ét~ faites pour produire de~ roues e~ alllages légers ou des roues mixtes acier-alliage léger, 80it par coul~e, soit par usinage, matriçage et/ou fluotournage. Des procédés ont ét~ décrit~ en particulier, dans les brevets américains 2 075 294 ~Kelsey-Hayes) 2 170 617 (Hamill), dans les bre~et~ ou demandes de brevets allemanda 1 297 570 (Otto Fuchs), 1 908 465 (Otto Fuchs), dans les brevets françaiæ 1 186 248 ~Eronpri~z),l 491 895 (Otto Fuch~), 1 570 620 (l'Aluminium Français). Mais aucun n'a permis, ~usqu'à présent, de produire des roues mo~oblocs dans des co~ditions techniques et/ou économiques ~ati~faisantes, soit qu'ils ne se prêtent pas à une fabrication en grande ~rie, ~ prix de revie~t attractif, soit que les roues obte~ues ~e pr~se~tent pas les caxactéristi-ques exigées par le~ utilisateurs : rési~tance mécanique, ré~is-tance aux chocs, ré~istance à la corro~io~ en particulier dans les régions o~ l'on utilise des sel9 pour acc~l~rer la fusion de la neige, facilité d'entretien (~o~ ternissement, maintien durable de l'aspe¢t neuf), facilité d'équilibrage et de ce~trage, ~tanchéité pour l'emploi de pneumatique~ sans chambre à air, ; pr~cisio~ des cotes dimensionnelle~ permettant le montage en toute ~écurit~, de pneumatiques de tous type~ sans risque de d~jantage.
~a pr~sente inve~tio~ con¢erne un procéd~ de fabrica-tion de roue~ mo~obloc~ pour véhicules gro~ porteur~ se pr~tant particuliareme~t bien à la production en gra~des s~ries et

- 2 _ :~ .
.

1(~54S~
fournissant des roues r~pondant aux exigences des utilisateurs telles qu'on vient de les énumérer ci-dessus.
Selon la présente invention, il est prévu un procéd~
de fabrication d'une roue m~tallique monobloc pour véhicules, destin~e à être équip~e de pneumatiques avec ou sans chambre à
air, constituée d'un disque central creux et d'une jante péri-phérique comportant deux ailes dissymétriques, une grande aile et une petite aile, et comportant un stade de préparation et un stade de finition par usinage mécanique, caractérisé en ce que le stade de préparation comporte, l'obtention, par matri-çage, à partir d'une ébauche ayant sensiblement la forme d'un disque cylindrique, du disque de roue et de la petite aile de la jante, l'obtention par formage à la presse à partir d'un ; élément cylindrique tubulaire, de la grande aile de la jante, l'assemblage, par soudure, du disque de roue et de la petite ` aile de la jante, d'une part,et de la grande aile de la jante d'autre part.
Selon la présente invention, il est aussi prévu une roue métallique monobloc pour véhicules destinée à être équipée de pneumatiques avec ou sans chambre à air, cette roue ayant . .
une jante et comprenant : un disque de roue auquel fait par-tie intégrante une petite aile de la jante, une grande aile de la jante, et un él~ment de soudure pour solidariser ensemble la petite aile et la grande aile de la jante.
La finition comporte une série d'opérations, connues en elles-mêmes, et qui ne sont pas particulières au procédé
qui vient d'être décrit. Ce sont essentiellement :
- le débouchage de l'alésage central - le dressage des deux faces du disque - le perçage des trous de fixation de la roue sur l'essieu du véhicule - le perçage de l'orifice de passage de la valve et ~3~
. ..~ ~

~ . . .

1~35~50~
de l'orifice d'accès à la valve de la roue jumélée.
En outre, des traitements thermiques, connus en eux-mêmes, peuvent être effectués soit à des stades intermédiaires, soit au stade final, en vue de conférer au métal ses propriétés optimales (propriétés mécaniques, résistance à la corrosion).
Le mode de réalisation des figures 1 à 6 permettra de mieux comprendre la mise en oeuvre de l'invention.
Les figures 1 et 2 montrent les deux phases de matri~cage Ml et M2.
Les figures 3 et 4 montrent le formage à la presse de la grande aile de la jante.
La figure 5 montre llassemblage par soudure des deux parties de la roue.
La figure 6 montre la localisation de l'usinage final et des finitions.
Sur la figure 1, la ligne pointillée abc schématise l'ébauche en forme de disque cylindrique. Le matri,cage Ml fait apparaître le disque de roue 1, et, sur son pourtour un bour-relet 2 orienté en direction de l'intérieur de la roue.
Le matri,cage est effectué,à chaud. Une température de l'ordre de 475C convient pour des alliages d'aluminium de ' ` ' ~'. ` ' ` ,: ' ~ "' :

- ,: : .

-. . .
; ,. ~-: , - . ~:
. ~ - :

~ S 45~
la famille deæ Aluminium-Silicium-Magn~sium, tel que le 6061 dont la composltion moyenne est : base Aluminium - Silicium :
0,60 % - Magn~sium ; 1 % - Cuivre : 0,~0 % Chrome : 0,25 % -Fer <0,50 % - Zinc <0,25 % - Nickel ~0,05 %. L'outillage de matriçage est à enviro~ 400~C.
Sur la figure 2, o.n voit que le matriçage M2 a allong~
le bourrelet 2 qui a pris la forme 3, tandis qu'apparaft l'~bau-che 4 de la petite aile de la ~ante.
~a figure 3 montre, ~ la même échelle, le tube cyli~-drique 5 qui æert d'ébauche pour la grande aile de la jante.
:. La figure 4 montre la forme 6 obte~ue par formage ~
la presse qui est tras proche de la forme définitive de la grande aile.
La figure 5 montre la forme obtenue par ~oudure, en 7, des deux parties de la roue correspondant aux figures 2 et 4.
La figure 6 mo.ntre, en traits épais~is, la locallsa-tion de l'u~inage final de la grande aile 8 et de la petite aile 9, ainsi que les diver~es opé~ations de finition, qui comportent :
- le débouchage de l'aléæage central 10 - le perçage de l'orifice 11 de pas~age de la valve - le p~rçage de l'orifice d'aoc~s 10 à la valve de roue ~u~el~e - les passages des goujons 13 de fixation de la roue . ~ur l'essieu du véhieule . - le dres~age des deux faces du disque 14-15 :. - le bossage 16 peut ~galement ~tre formé pendant cet usinage. Il e~t désign~ g~n~ralement par les æp~cialiætes par le terme anglais "HumpN et a pour but d'éviter un déjantage brutal lorsque le véhicule roule a~ec un pneumatique sou~-eo.n~l~ ou d~go.nflé
a la suite d'une crevai~on ou dan~ deæ conditionæ
défavorables.

1~54SOl EXEI~PLE
UD di~que plan en alliage A-SG/6061 (dont la compoal-tion est : Base Aluminium - Si : 0,60 % - Mg : 1,0 % - Fe <0,50 Zn <0,25 % - Cu - 0,30 % - Cr : 0,25 ~ - Ni < 0,05 %) de 300 mm de diamètre et de 160 mm d'épai~seur, a ét~ transformé
selon la succe~sioD des opérations corre~pondant à la première variante, soit :
- matriçage Ml, SOU3 presse de capacité maximale de 20 000 tonnes, selo.n la figure 1, à environ 475C.
- matriçage M2, dans les m~me~ conditions, selon figure 2 - évasement ~ la pres~e, 8eloD figure 4, de la partie comportant la grande aile - soudure des deux demi-parties selon figure 5.
~ 'usiDage final a ~t~ co~forme à celui de la figure 6. ~ :
La roue obte~ue, aux dimensio~s de 22,5 - 7,5 (exprimées e.~
pouce~ de 2594 mm comme il est d'usage pour c~ type de matériel, soit : 57 - 19 cm), ~tait prévue psur le montage de pneumatiques de dimension normalisée 11 - 225. Son poids était de 23 Kg ~oit sensiblement la moitié du poids d'une roue en acier du type clas~ique (emboutie et ~oudée).
~ e gai.n de poids total sur un ensemble routier équipé
de ce type de roues peut ainsl atteindre 300 ~ 400 ~g. ~a conductivite thermique élevée de 1'aluminium et de se~ alliages facilite consid~rablemeDt I'évacuation et la dissipation de~
calories provenant du système de freinage ce qui évite deæ
surchauffes locales qui seraie~t tras pré~udiciables ~ la durée de vie des pneumatiques et des chambre~ ~ air. AccessoiremeDt, l'allègement des roues am~liore quelque peu le confort du véhicule du fait du ~oindre poids non su~pendu et rend le freina-ge plus efficace par la diminution de l'~nergie c1n~tique des masses en rotation qui est dissip~e eD chaleur lors du freinage.

;. . . :-.: . . .. .
:- , . , : . . .: ~
. .

1~545~1 Bien entendu, la mise en oeuvre de l'i.nvention n'est pas limitée à l'alliage 6061 pris co~me exemple. ~OU9 le~
alliages métalliques ~usceptibles d'8tre mi8 en forme par matriçage et d'~tre soudés, pr~sentant les caractéristiques m~caniques suffisante~ pour co~ituer de~ roue~ de ~éhicules gros porteurs, eDtrent dans le cadre de l'invention.

.. :'

Claims (6)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit :

1. Procédé de fabrication d'une roue métallique monobloc pour véhicules, destinée à être équipée de pneumatiques avec ou sans chambre à air, constituées d'un disque central creux et d'une jante périphérique comportant deux ailes dissy-métriques, une grande aile et une petite aile, et comportant un stade de préparation et un stade de finition par usinage mécanique, caractérisé en ce que le stade de préparation comporte :
- l'obtention, par matriçage, à partir d'une ébauche ayant sensiblement la forme d'un disque cylindrique, du disque de roue et de la petite aile de la jante, - l'obtention par formage à la presse à partir d'un élément cylindrique tubulaire, de la grande aile de la jante, - l'assemblage, par soudure, du disque de roue et de la petite aile de la jante, d'une part, et de la grande aile de la jante, d'autre part.

2. Procédé de fabrication de roues métalliques mono-blocs selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matri-çage est effectué en deux stades M1 et M2, M1 faisant apparaître à partir de l'ébauche le disque de roue et sur son pourtour, un bourrelet orienté en direction de l'intérieur de la roue, et M2 provoquant l'allongement du bourrelet dans le même sens que M1 et ébauchant la forme de la petite aile de la jante.

3. Procédé de fabrication de roues métalliques monoblocs, selon l'une des revendication 1 ou 2, caractérisé
en ce que, lors de la finition par usinage mécanique, on forme un bossage circulaire situé à la base externe de la petite aile.

4. Roue métallique monobloc pour véhicules, destinés à être équipés de pneumatiques avec ou sans chambre à air, cette roue ayant une jante et comprenant:
- un disque de roue auquel fait partie intégrante une petite aile de la jante, - une grande aile de la jante, - un élément de soudure pour solidariser ensemble la petite aile et la grande aile de la jante.

6. Roue selon la revendication 4, dans laquelle la petite aile comporte à sa base externe un petit bossage circu-laire.

6. Roue selon la revendication 4 ou 5, cette roue étant faite en alliage léger en base d'aluminium.