FR2508850A1 - Roue composite de vehicule, en resine armee de fibres, et procede pour y reduire les phenomenes de fluage - Google Patents

Abstract

UNE ROUE DE VEHICULE 10 COMPREND UNE JANTE 12 ET UN DISQUE 18 ET AU MOINS CE DISQUE 18 EST FAIT DE RESINE ARMEE DE FIBRES. UNE PLAQUE 30, FORMANT BARRIERE THERMIQUE, EST DISPOSEE SUR LA FACE INTERIEURE DU DISQUE 18 DE FACON A S'OPPOSER A LA TRANSMISSION, VERS LE DISQUE 18, DE LA CHALEUR DUE A L'ECHAUFFEMENT DES FREINS ET A REDUIRE AINSI LES PHENOMENES DE FLUAGE AU VOISINAGE DES TROUS 20 QUI RECOIVENT LES GOUJONS DE FIXATION 22 DE LA ROUE 10.

Description

088 W 3

L'invention est relative à des roues de véhicules et plus particulièrement à des roues à disque de véhicules, faites d'un composé à base de résine synthétique armée de fibres. Telles qu'elles sont utilisées ici, les expressions telles que "roue composite" et "roue composite armée de fibres" se rapportent à une roue faite de résine ou matière

plastique armée de fibres.

On a déjà proposé un certain nombre de roues et de procédés de fabrication de celles-ci dans lesquels la roue est faite, en totalité ou en partie, de matière plastique

armée de fibres La conception de roues composites, accep-

tables au point de vue commercial, a soulevé des problèmes dont l'un a présenté des difficultés particulières, c'est celui du ramollissement et du fluage de la résine, en particulier dans la région du disque qui est munie de trous pour les goujons; dans cette région, le disque de roue

est en effet soumis à des efforts de compression considéra-

bles en raison du serrage du disque et de la roue sur la structure porteuse du véhicule On a constaté que ce

problème présentait une acuité particulière dans les condi-

tions de freinage difficiles ou d'urgence dans lesquelles la température des éléments du frein, portés à l'intérieur de la roue, augmente considérablement et une importante énergie thermique est transmise à la matière du disque de roue par la

structure porteuse du véhicule.

On a déjà proposé un certain nombre de solutions pour résoudre le problème susindiqué du fluage de la résine dans la région des trous à goujons C'est ainsi par

exemple que les US-A-3 369 843, 3 811 737 et 3 917 352 pro-

posent d'entourer chacun des trous à goujons avec des pièces métalliques rapportées, destinées à absorber et/ou répartir les efforts de compression que les écrous de serrage de la roue exercent sur le disque de celle-ci Le US-A-4 169 630 propose d'utiliser des écrous de roue spéciaux, faits de tôle métallique et agencés pour s'adapter à un fluage limité

de la résine dans la région des trous à goujons tout en main-

tenant la force de serrage nécessaire Toutefois, les solu-

tions proposées jusqu'ici et notamment celles qui ont été rappelées cidessus n'ont pas entièrement résolu avec succès

le problème en question, et ceci pour divers motifs.

L'invention a pour but de fournir une roue à disque perfectionnée, pour véhicule, en résine armée de fibres et un procédé de fabrication qui atténuent notablement ou éli- minent le susdit problème du fluage de la résine ou

matière plastique dans la région des trous à goujons.

En bref, ce but ainsi que d'autres sont atteints,

conformément à l'invention, grâce à une roue à disque compo-

site de véhicule, du type défini ci-dessus, qui comprend des moyens formant barrière thermique et portés par la face intérieure du disque de roue, au moins dans la région des trous à goujons, en vue de s'opposer à la conduction ou transmission de la chaleur, de la structure porteuse du véhicule à la matière résineuse du disque De préférence, les moyens formant barrière thermique sont constitués par une plaque en une seule pièce de matériau à basse conduc-, tion de la chaleur ou à propriétés de résistance à la chaleur le

relativement élevées, cette plaque étant moulée dans/ou adhé-

risée au disque de roue de façon à constituer la face inté-

rieure du disque en contact avec le véhicule La plaque

foannt barrière thermique est de préférence faite de -résine theiw-

durcissable armée, choisie dans le groupe des polyimides

et résines phénoliques.

L'invention, ainsi que des buts, caractéristiques et avantages supplémentaires de celle-ci, sera mieux comprise

à la lecture de la description qui suit et qui est illustrée par

le dessin annexé La figure 1 montre en élévation, vu axialement de l'intérieur, le dos d'une roue composite de véhicule, établie

conformément à l'invention.

La figure 2 montre la même roue, en coupe selon la

ligne 2-2 de la figure 1.

Dans la description, les adjectifs directionnels

tels que "intérieur" et "extérieur" ont leur signification habituelle dans l'industrie automobile et se rapportent à l'orientation attribuée à la roue sur une fusée d'essieu de véhicule, c'est-à-dire de façon que la face intérieure du

disque soit serrée contre la fusée d'essieu ou autre struc-

ture de montage appartenant au véhicule.

Les figures 1 et 2 illustrent une roue composite 10,

en une seule piècequi comprend une jante 12, destinée à re-

cevoir un pneu, et un disque de roue 18 La jante 12 comprend elle-même des joues 14,16 écartées axialement et destinées à maintenir les bourrelets du pneu Le disque de roue 18 est fait d'une seule pièce avec la jante 12 et part de la joue extérieure 14 vers l'intérieur, en direction approximativement

radiale Le disque 18 comprend une couronne de trous à gou-

jons 20 destinés à recevoir respectivement les goujons filetés usuels 22 Des écrous de roue 24, à face intérieure tronconique, sont adaptés sur ces goujons 22 pour serrer la roue 10 contre la structure de montage 26 appartenant au véhicule et telle que fusée d'essieu, tambour de frein, etc Selon l'invention, la roue 10 comprend une plaque de matériau résistant à la chaleur qui, en permanence,est

montée sur le disque 18 ou fixée à celui-ci de façon à cons-

tituer la face intérieure de ce disque qui vient en contact avec la structure de montage 26 lorsque la roue 10 est montée sur un véhicule Selon le mode de réalisation particulier qui est représenté, la plaque 30 comprend une partie centrale circulaire 32 qui entoure l'ouverture de moyeu centrale 34 de la roue 10 et cinq lobes 36 rayonnant de la partie centrale 32 de la plaque 30 de façon à entourer respectivement les trous à goujons 20 du disque 18 La plaque 30 est de préférence formée séparément de résine thermodurcissable résistant à la chaleur, telle que polyimide ou résine phénolique, armée de fibres de verre ou autre matériau approprié, orientées au hasard La plaque rapportée 30 peut être moulée in itu sur le disque 18 lors de l'opération de moulage de la roue 10 ou, de préférence, être adhérisée à ce disque lors d'une opération postérieure au moulage de la roue 10, dans une poche 38 (figure 2) venue à cet effet de moulage sur la

face intérieure du disque 18.

Lorsque la roue est montée sur un véhicule, celles des parties du disque de roue 18 qui entourent les divers trous à goujons 20 sont soumises à des efforts de compression par les écrous 24 qui serrent la roue 10, la face intérieure

du disque 18 étant ainsi maintenue solidement contre la struc-

ture de montage 26 appartenant au véhicule Lorsqu'il se produit des conditions de freinage difficiles o une quantité importante de chaleur est transmise à la structure de montage

26 du véhicule ainsi qu'il a été rappelé ci-dessus, la conduc-

tion de cette chaleur au matériau résineux du disque 18 est retardée par la plaque 30 qui agit ainsi efficacement en barrière thermique Ceci réduit ou élimine pratiquement, dans la région des trous à goujons 20, l'échauffement du disque de roue 18, qui pourrait provoquer un fluage de la résine

sous les efforts de compression exercés par les écrous 24.

On doit comprendre que les principes de l'invention, considérée sous ses aspects les plus larges, n'est pas limitée à la roue particulière ou à la configuration particulière de la plaque formant barrière thermique qui sont illustrées par le dessin C'est ainsi par exemple que la roue 10 n'a pas besoin d'être constituée d'une seule pièce mais peut être faite de deux pièces séparées, savoir une jante et un disque de rouequi sont réunies l'une à l'autre lors d'une opération postérieure au moulage De même, l'invention n'est pas limitée

aux roues pour véhicules à roues avant motrices du type repré-

senté dans lequel la surface de montage de la roue, prévue sur la face intérieure du disquepartde la joue extérieure

14 de la jante 12, en direction approximativement radiale.

Au contraire, les principes de l'invention sont également applicables aux roues pour véhicules à roues arrière motrices dans lesquelles la face intérieure du disque est disposée sensiblement au centre de la jante de roue C'est néanmoins sur les véhicules à roues avant motrices que le problème de l'échauffemnt des freins et de la transmission de la chaleur

résultante au matériau résineux du disque s'est avéré parti-

culièrement préoccupant et l'invention est donc considérée

comme ayant une importance particulière dans cette application.

Il est évident que l'invention n'est pas limitée à la configuration lobée particulièrede la plaque 30 qui est illustrée par le dessin mais qu'elle peut prendre d'autres configurations en fonction de la surface intérieure du disque sur laquelle la plaque est à monter L'invention n'est pas

limitée non plus aux matériaux particuliers qui sont actuel-

lement préférés pour constituer la plaque 30 En effet, puis-

que cette plaque est soumise presque exclusivement à des efforts de compression en direction axiale et n'est pas soumise à des efforts notables de traction, flexion ou autres, lorsqu'on considère la roue dans son ensemble en fonctionnement dynamique, il est envisagé de choisir les

matériaux constituant la plaque 30 en fonction de leurs pro-

lo priétés de conduction de la chaleur et d'autres propriétés de stabilité thermique et non en fonction des propriétés de résistance mécanique et de durabilité sous l'effet des efforts de flexion qui sont à prendre en compte pour le reste de la roue. Un certain nombre d'essais ont été effectués en vue de démontrer le bien-fondé des principes de l'invention Il est donné ci-après un Tableau I qui compare les températures en divers emplacements de la roue et de la structure servant au montage de la roue, tant sur des roues avant que sur des roues arrière, d'une part avec des roues connues sans plaque rapportée formant barrière thermique ("Sans") et d'autre part avec des roues analogues à celle des figures 1 et 2 ("Avec")

TABLEAU I

Emplacement Température max (OC) Avant Sans Avec Surface du rotor de frein 396 398,9 Cercle extérieur des trous à goujons ( 40 à la figure 2) 98,9 71,1 Surface des écrous ( 42 à la figure 2) 117,8 126,1 Arrière Tambour de frein 133,9 124,9 Cercle extérieur des trous à goujons ( 40) 71,1 48,9 Surface des écrous ( 42) 56,7 41,2 Nombre d'essais 6 3 Sur les roues ayant servi aux essais, la plaque 30 était faite de polyimide avec soixante-cinq pour cent en poids de fibres de verre ( 6,35 mm) orientées au hasard La

plaque avait une configuration annulaire au lieu de la confi-

guration lobée de la figure 1; son diamètre intérieur était égal au diamètre de l'ouverture du moyeu de roue (comme montré sur le dessin) et son diamètre extérieur était égal au diamètre extérieur des lobes 36 représentés sur le dessin La plaque 30 avait 3,56 mm d'épaisseur et l'épaisseur totale de chaque roue était constante entre la surface du cercle extérieur des trous

à goujons et la surface intérieure de montage de la roue.

Ces essais ont été effectués sur une voiture Omega 1980, les roues à plaque 30 étant montées sur le côté droit (avant et arrière) et les roues sans plaque sur le côté gauche (avant et arrière) Chaque essai comportait quatorze arrêts successifs à partir de 96 km/h environ, avec une décélération -2

de 4,57 m sec, sur une distance totale de 6,44 km environ.

A chaque endroit indiqué dans le tableau, les températures ont été lues dès l'arrêt puis relues au bout de cinq minutes, dix

minutes, quinze minutes et une heure On considère que la ré-

duction de température sur le cercle extérieur des trous à goujons prouve l'utilité de la plaque 30 pour réduire la transmission de la chaleur à la roue et à travers celle-ci,

conformément à l'invention.

Dans les essais décrits ci-dessus, le couple initial sur les écrous de montage des roues était de 140 N m Après

chaque épreuve, le couple était revérifié sur chaque écrou.

En raison des problèmes rencontrés dans l'appui des roues par l'intermédiaire de la barrière thermique contre la surface

de montage, on n'a obtenu qu'un jeu de lectures fiable, c'est-

à-dire le suivant

TABLEAU II

Sans Avec

32-54 N m.

68-81 N m.

Ces résultats ont été obtenus après deux épreuves d'essai, les écrous n'était pas resserrés après la première épreuve.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Roue de véhicule ( 10) comprenant une jante cir-

conférentielle ( 12) qui est destinée à recevoir un pneu et un disque ( 18) qui est porté intérieurement par la jante ( 12) et qui comprend une face intérieure et une série de

trous ( 20) pour le montage de cette roue ( 10) sur un vé-

hicule de façon telle que cette face intérieure soit serrée contre une structure de montage ( 26) appartenant au véhicule, caractérisée en ce que le disque ( 18) possède une plaque ( 30), en matériau résistant à la chaleur, qui forme la susdite face intérieure de façon à s'opposer à la transmission de la chaleur au disque ( 18), à partir de la structure de montage ( 26) qui appartient au véhicule et qui est serrée au contact

de la susdite face intérieure.

2 Roue ( 10), en résine armée de fibres, comprenant

une jante ( 12) à axe central et un disque ( 18) porté intérieu-

rement par la jante ( 12) avec laquelle il est fait d'une seule pièce, lequel disque ( 18) possède une face extérieure, une face intérieure et une série de trous ( 20) d'axes parallèles au susdit axe et s'étendant entre lesdites faces extérieure et intérieure, ces trous ( 20) étant destinés à recevoir des goujons ( 22) pour supporter ladite roue ( 10) de façon telle que la susdite face intérieure soit serrée, contre une structure de montage ( 26) appartenant au véhicule, par des écrous ( 24) portés par lesgoujons ( 22) et prenant contact

avec ladite face extérieure autour desdits trous ( 20), carac-

térisée en ce que ladite face intérieure porte, au moins dans la région desdits trous ( 20), des moyens formant barrière thermique ( 30) pour s'opposer à la transmission de la chaleur, de la structure de montage ( 26) appartenant au véhicule audit

disque ( 18).

3 Roue selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens formant barrière thermique comprennent une plaque ( 30) portée en permanence par la roue ( 10) sur la face

intérieure susvisée.

4 Roue selon l'une des revendications 2 et 3,

caractérisée en ce que les moyens formant barrière thermique

( 30) sont faits de polyimide ou de résine phénolique.

Roue selon l'une des revendications 2 et 3, carac-

térisée en ce que les moyens formant barrière thermique ( 30)

sont faits de résine thermodurcissable armée.

6 Procédé pour réduire le fluage sou compression de celles des parties d'un disque de roue ( 18) qui sont serrées en compression contre une structure porteuse ( 26) appartenant à un véhicule, laquelle roue ( 10) est faite de résine armée de fibres et comprend, outre une jante ( 12), le disque ( 18) qui est muni de trous ( 20) pour monter la roue ( 10) sur ladite structure porteuse ( 26), caractérisé en ce qu'on dispose une barrière ( 30) contre la transmission de la chaleur, entre ladite structure ( 26) et au moins

lesdites parties du disque ( 18) de façon à réduire l'échauffe-

ment de ces parties du disque ( 18) en compression.

7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la jante ( 12) et le disque ( 18) sont moulés en une seule pièce et en ce que, pour disposer la barrière ( 30) contre la transmission de la chaleur, on réalise par moulage une poche ( 38) sur la face intérieure du disque ( 18) et on monte ensuite de façon permanente ladite barrière sous la

forme d'une plaque ( 30) logée dans cette poche ( 38).

8 Procédé selon l'une des revendications 6 et 7,

caractérisé en ce que la barrière ( 30) est faite de résine

thermodurcissable armée de fibres.