FR2890580A1 - Jante pour roue a rayons et leur procede de fabrication - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une jante pour une roue à rayons, la jante ayant une structure à caisson creux (11), et comprenant les étapes de cintrage d'une barre profilée (12) selon un anneau ouvert (14), d'assemblage des deux extrémités de l'anneau pour former un anneau étanche, caractérisé par le fait qu'il comprend une phase de déformation de la paroi du caisson (11) par injection dans le caisson d'un fluide sous pression.L'invention concerne également une jante et une roue à rayons dont la jante est obtenue par la mise en oeuvre du procédé.

Description

Jante pour roue à rayons et leur procédé de fabrication

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une jante pour une roue à rayons. L'invention concerne également une jante et une roue réalisées en mettant en oeuvre le procédé.

De façon usuelle une roue à rayons comprend un moyeu central, une jante périphérique avec un canal de réception pour le pneumatique, et des rayons de liaison entre la jante et le moyeu.

La jante elle-même présente une structure en caisson avec un pont inférieur, un pont supérieur reliés par deux parois latérales qui se prolongent vers l'extérieur pour former le canal de réception du pneu avec le pont supérieur.

En règle générale les jantes sont en alliage métallique, alliage d'aluminium ou de titane notamment. Les alliages d'aluminium utilisés sont généralement des alliages à durcissement structural, c'est-à-dire qu'ils sont aptes à subir un ou des traitements thermiques. Par exemple on peut utiliser un alliage d'aluminium de la famille 2000, 6000 ou 7000. Dans un premier temps on réalise des barres profilées qui ont sensiblement la même section que celle de la jante finale. Ces barres sont réalisées par extrusion au travers d'une filière. Elles subissent des phases successives de traitement thermique. Une première phase consiste en une trempe en sortie de filière qui les ramène à température ambiante. A partir de cet état dit de trempe fraîche les barres entrent dans une phase de maturation au cours de laquelle leurs propriétés mécaniques évoluent. Les propriétés mécaniques peuvent encore évoluer ultérieurement avec un ou plusieurs traitements de revenu.

Après traitement thermique les barres de profilé subissent des traitements mécaniques de mise en forme. Elles sont cintrées, découpées en anneaux ouverts dont les extrémités sont ensuite assemblées par tout moyen approprié, par soudure, manchon ou aiguilles notamment.

L'anneau de la jante est alors percé de trous pour l'accrochage des rayons. Selon que la jante est prévue pour un montage avec ou sans chambre à air on perce les deux ponts ou seulement le pont inférieur.

Ensuite les anneaux peuvent subir un ou plusieurs traitements de finition qui consistent notamment en une anodisation, un usinage des parois latérales pour former des surfaces de freinage, une décoration, etc Cette technique de fabrication donne des résultats satisfaisants, mais on rencontre certaines contraintes que l'on a tenté de contourner dans le passé.

En premier lieu l'extrusion du profilé impose de respecter une épaisseur minimale de paroi. Par exemple on ne saurait pas réaliser par filage une jante ayant une paroi de 0,5 millimètre d'épaisseur à un prix de revient acceptable économiquement avec un alliage suffisamment résistant. L'épaisseur minimale est d'environ 0,9 millimètre.

Ensuite une filière produit un profil de section constante. On ne sait pas faire varier la section au cours de l'opération de filage dans des conditions économiquement viables. Et même si on arrivait à le faire il faudrait ensuite synchroniser la variation du profil avec la découpe ultérieure, et le perçage des trous de rayons.

Des développements ont été entrepris pour améliorer les propriétés de la jante, notamment pour améliorer l'accrochage des rayons ou pour alléger la jante, et ces développements ont conduit à réaliser des jantes ayant un profil variable le long de sa circonférence.

Ainsi la demande de brevet WO 9309963 propose d'épaissir localement le pont inférieur de la jante par une déformation à froid à l'aide d'un outil conique pour disposer d'une épaisseur de paroi suffisante afin de pouvoir réaliser un taraudage dans lequel sera vissé un écrou d'accrochage de rayon.

La demande de brevet FR 2 727 355 propose de diminuer l'épaisseur de la paroi par une attaque chimique. Dans le mode de réalisation des figures 7 et 8, il est prévu de protéger localement les zones d'accrochage de rayon par un masque, pour ne pas les exposer à l'attaque chimique.

La demande de brevet FR 2 798 622 décrit un usinage local du pont inférieur ou des parois latérales entre les zones d'accrochage des rayons pour diminuer l'épaisseur de paroi dans ces zones.

Ces trois demandes de brevet conduisent à des profilés dont la section varie au niveau des zones d'accrochage de rayon. Ces variations de section sont relativement limitées. Elles ne dépassent pas l'épaisseur initiale de la paroi.

Compte tenu de cet art antérieur il existe un besoin pour un procédé de fabrication d'une jante qui donne plus de possibilités pour faire varier la section du profilé, que ce soit au niveau du contour de la section ou de son épaisseur de paroi.

Ainsi le procédé de fabrication selon l'invention s'applique à une jante pour une roue à rayons, la jante ayant une structure à caisson creux délimité par une base, des parois latérales et un pont supérieur formant la paroi du caisson. Le procédé comprend les étapes de cintrage d'une barre profilée pour former un anneau. Il est caractérisé par le fait qu'il comprend une phase de déformation de la paroi du caisson par injection dans le caisson d'un fluide sous pression.

La jante selon l'invention est caractérisée par le fait que le caisson présente en section une forme variable évolutive résultant d'une déformation locale de la paroi de l'intérieur du caisson vers l'extérieur ou de l'extérieur vers l'intérieur.

Ainsi la jante est mise en forme à l'aide d'un fluide sous haute pression. Cette technique de mise en forme est connue sous le nom d'hydroformage dans le domaine des tubes creux, notamment dans le domaine du vélo, et en particulier des cadres de vélo, ou encore des guidons ou tige de selle. Ainsi on connaît la demande de brevet US 2004130122 qui décrit la fabrication d'un cadre. Toutefois il s'agit dans ces cas de tubes ouverts aux extrémités qui ont en section une forme concave fermée, sans proéminence externe.

2890580 3 L'invention a consisté à appliquer cette technique d'hydroformage à une jante dont le caisson forme un volume fermé sur luimême et dont la section peut présenter des portions convexes, notamment la paroi qui forme le pont supérieur, ou encore des portions proéminentes externes au caisson, notamment les ailes du canal de réception du pneumatique.

De plus, l'invention s'est attachée à rechercher la meilleure succession de phases de fabrication de la jante notamment en ce qui concerne les phases de traitement thermique et les phases de traitement mécanique du profilé ou de l'anneau.

L'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui va suivre et aux dessins qui lui sont rattachés.

La figure 1 est une vue générale d'une roue à rayons.

La figure 2 montre en section le profil de la jante de la figure 1.

La figure 3 illustre une première étape de réalisation d'un cerceau de jante. La figure 4 montre l'étape d'assemblage des extrémités.

La figure 5 illustre l'étape de perçage du caisson.

La figure 6 est une vue éclatée du cerceau de jante et de son moule de mise en forme.

La figure 7 est une vue en section du cerceau et du moule au niveau de la buse d'injection.

La figure 7a est une vue similaire à la figure 7 d'une variante de la buse d'injection.

La figure 8 montre en section le cerceau et le moule au niveau d'une zone de mise en 20 forme.

La figure 9 est une vue semblable à la figure 8 après déformation du cerceau. La figure 10 est une vue de côté du cerceau de la jante après déformation.

La figure 11 est une vue semblable à la figure 8 et illustre une variante de mise en oeuvre du procédé.

La figure 12 montre le cerceau de la figure 11 après déformation.

La figure 13 illustre une variante de mise en oeuvre de l'invention.

La figure 14 montre le cerceau de la figure 13 après déformation.

La figure 15 représente une portion de cerceau obtenue par la mise en oeuvre conjuguée des deux variantes de mise en oeuvre précédentes.

La figure 16 illustre un autre mode de mise en oeuvre de l'invention.

La figure 17 est une vue semblable à la figure 16 après déformation.

La figure 18 montre en section le cerceau obtenu par déformation.

Les figures 19 à 21 sont des vues similaires aux figures 16 à 18 et illustrent de la même façon une variante de mise en oeuvre.

Les figures 22 à 24 sont relatives à un autre mode de mise en oeuvre de l'invention.

La figure 25 est relative à la réalisation d'un cerceau de jante selon un mode particulier de mise en oeuvre de l'invention.

La figure 26 illustre la déformation du cerceau représenté en figure 25.

La figure 1 montre une roue à rayons 1. De façon classique une telle roue comprend un moyeu central 2, une jante périphérique 3, et des rayons 4 de liaison. La figure 1 ne représente que deux de ces rayons. Les rayons 4 sont accrochés au moyeu et à la jante par chacune de leur extrémité, et leur tension est réglable par tout moyen approprié, notamment une vis creuse telle qu'elle est décrite dans la demande de brevet WO 9309963 précitée.

Le nombre des rayons et le mode de montage des rayons, qui est ici un montage radial, ne sont pas limitatifs.

Le profil de la jante 3 est montré en figure 2. Il s'agit d'un profil dit "en caisson" dont les parois sont formées par une base ou pont inférieur 5, un pont supérieur 6 et deux parois latérales 7 et 8 qui réunissent les deux ponts. Les parois latérales se prolongent vers le haut par deux ailes 9 et 10 qui se terminent par des crochets 9a et 10a et qui forment avec le pont supérieur 6 un canal annulaire de réception du pneu et le cas échéant d'une chambre à air. Accessoirement les deux ailes fournissent des surfaces de freinage dans le cas d'une roue prévue pour un frein à patins. Les ponts 5, 6 et les parois 7, 8 définissent un caisson 11.

La structure de la jante n'est pas limitative et l'invention s'applique à d'autres formes de profil, notamment une forme effilée où la base présente une largeur très réduite, ou encore un profil sans ailes latérales qui serait prévu pour un boyau.

L'important est que le profil de la jante ait une structure à caisson fermé dans le plan de section de la figure 2 et dans le plan de la figure 1 à un moment de sa fabrication.

Les figures 3 et 4 illustrent de façon schématique les premières étapes de fabrication de la jante 2.

Initialement on réalise une barre profilée 12 qui a la même section que celle représentée en figure 2.

La barre profilée est réalisée en un alliage d'aluminium à durcissement structural, c'est- à-dire apte à subir un traitement thermique en vue de faire varier ses propriétés mécaniques, comme par exemple un alliage de la famille 2000, 6000 ou 7000 et elle est obtenue par extrusion au travers d'une filière qui lui dorme en section le profil souhaité.

Pour la suite du procédé on s'arrange pour faire subir à la barre profilée ou à l'anneau les traitements mécaniques de mise en forme avant que l'aluminium ait atteint ses caractéristiques mécaniques maximales. De façon normale, la barre issue de la filière se refroidit. La matière est encore relativement malléable. Une fois refroidie, la barre se trouve dans un état qui est appelé état de trempe fraîche. Sans intervention extérieure il se produit alors un phénomène de maturation au cours de laquelle les propriétés mécaniques de la matière augmentent progressivement. Globalement à une température de 20 C la maturation commence au bout d'une demie heure et atteint une phase terminale au bout de 10 à 20 heures. Une première solution consiste donc à opérer la déformation de la barre et/ou du cerceau avant que la maturation produise son effet.

En variante, on soumet la barre ou le cerceau à un premier revenu de stabilisation qui empêche l'évolution de ses propriétés mécaniques et qui est suivi après déformation par un second revenu.

Selon une autre variante on ramène la matière dans un état de trempe fraîche par une mise en solution suivie d'une trempe.

Selon encore une autre variante on opère la phase de déformation en portant la matière à une température supérieure à la température ambiante.

Ainsi, selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention on laisse refroidir la barre en sortie de filière, ou même on provoque son refroidissement avec une projection d'air ou un brouillard d'eau. On réalise les opérations suivantes de mise en forme et de déformation avant que la maturation produise son effet sur les caractéristiques mécaniques de la matière, c'est-à-dire pendant l'état de trempe fraîche.

La première solution consiste donc à faire les opérations de mise en forme dès que possible, c'est-à-dire dans l'heure ou les quelques heures qui suivent l'étirage de la barre.

La seconde solution consiste à conserver les barres profilées à basse température, inférieure à -10 degrés et de préférence voisine de -20 C, pour bloquer le phénomène de maturation et conserver l'alliage à l'état de trempe fraîche. Les barres sont ainsi conservées jusqu'au moment où elles seront mises en forme mécaniquement. En variante de cette seconde solution on pourrait réaliser la mise en forme de la barre immédiatement en sortie de filière d'extrusion et conserver à basse température le ou les anneaux ainsi formés.

La première opération de mise en forme est illustrée de façon schématique en figure 3. La barre profilée 12 est engagée dans une machine à cintrer 13 qui la forme en hélice de un ou plusieurs anneaux.

Ensuite la barre cintrée en hélice est découpée en anneaux élémentaires dont la longueur développée est déterminée en fonction du diamètre souhaité pour la jante. Chaque anneau, tel que l'anneau 14 représenté en figure 4 a ensuite ses deux extrémités 14a, 14b assemblées par tout moyen approprié, notamment par soudure. De préférence la technique d'assemblage utilisée assure l'étanchéité du caisson à la jonction des deux extrémités. La technique de soudure est connue en elle-même et ne sera pas décrite en détails. En variante on pourrait utiliser un assemblage au moyen d'un manchon engagé dans chacune des extrémités et assemblé par collage.

Dans l'étape suivante on réalise un perçage qui traverse l'une des parois du caisson et donne accès à son volume interne.

Par exemple comme cela est représenté en figure 5 on perce le pont inférieur 16 à l'aide d'un forêt 15 qui se déplace radialement pour former un perçage 18 qui donne accès au volume interne du caisson. Ce perçage pourra être utilisé ensuite comme trou de passage pour la valve de gonflage avec un autre perçage réalisé ultérieurement au niveau de l'autre pont. Pour une jante soudée, de préférence les perçages sont réalisés à l'opposé du joint de soudure.

Ceci n'est pas limitatif et on pourrait réaliser un premier perçage dans le pont supérieur, ou deux perçages dans un même pont ou des ponts distincts. Il est important que le nombre de perçages soit le plus faible possible afin qu'ils posent un minimum de problèmes d'étanchéité dans les phases suivantes du procédé. Un ou deux perçages sont les nombres préférés par l'invention. Si l'anneau n'a qu'un seul perçage l'injection du fluide et la purge d'air dans le caisson s'effectuera au travers de ce perçage par l'intermédiaire de deux conduits. Si la jante a deux perçages l'injection et la purge pourront être réalisées chacun au niveau d'un perçage.

Au lieu d'un perçage avec coupe on pourrait aussi mettre en oeuvre une technique de perçage par refoulement telle qu'elle est décrite par exemple dans la demande de brevet EP 818 328 pour créer une sorte de cheminée qui pourra être utilisée pour recevoir la buse d'injection.

L'anneau ainsi réalisé est ensuite préparé pour être mis dans un moule de mise en forme.

Le déroulement des étapes de traitement thermique et de mise en forme qui viennent d'être décrites n'est pas limitatif et des variantes sont possibles. L'important est que l'anneau soit prêt pour la phase suivante de déformation avant que sa matière entre en phase de maturation.

Le moule de mise en forme forme une enceinte fermée autour de l'anneau. Avec l'injection de fluide sous pression dans le volume du caisson 11 on pourra déformer localement la paroi du profilé pour que l'anneau épouse la forme intérieure du moule de mise en forme.

Pour illustrer cela les figures 6 et 7 représentent l'anneau 14 et les différents éléments d'un moule de mise en forme 20. Selon le mode de réalisation illustré, le moule 20 comprend un cerceau externe 21 divisé en six secteurs 21a à 21f mis bout à bout, le nombre de secteurs n'étant pas limitatif. Le cerceau avec ses différents secteurs est prévu pour s'engager dans le canal de réception du pneu comme le montre la figure 7. Chaque secteur présente sur l'intérieur une forme 21i qui épouse la forme du pont supérieur 6 du caisson pour soutenir ce pont lors de l'injection du fluide sous pression dans le caisson. On peut noter que du fait des crochets 9a et 10a, la partie 21g du cerceau, qui est engagée entre les ailes 9, 10 a une largeur inférieure à la largeur hors tout du pont supérieur 6, cette largeur étant égale à la distance libre entre les crochets. De ce fait les bords latéraux du pont supérieur ne sont pas soutenus par le cerceau. Mais cette distance est petite. Eventuellement on peut renforcer la section du profilé dans ces zones pour que ces zones supportent la pression à l'intérieur du caisson sans risque significatif de déformation.

La longueur des secteurs 21a à 21f est déterminée pour que les secteurs soient parfaitement joints lorsqu'ils sont mis en place dans le canal du pneu. Le moule 20 comporte également une embase 20 et un couvercle 23.

L'embase 22 du moule 20 est creusée d'un berceau annulaire dont la forme épouse de façon générale la forme de l'anneau 14 sur la moitié de sa section et celle du cerceau 21, sauf dans certaines zones 22d du berceau ainsi qu'on le verra plus loin. Ainsi l'anneau et le cerceau peuvent être introduits et logés dans l'embase 22. L'embase est refermée par un couvercle 23, qui est creusé d'un berceau dont la forme épouse de façon générale celle de l'anneau de jante sur la partie restante de sa section 23d, et qui porte également contre le cerceau 21. De façon avantageuse le couvercle 23 s'emboîte dans l'embase dans un logement défini par un rebord en saillie 22a. Une fois emboîtés les uns dans les autres les différents éléments du moule sont assemblés par tout moyen approprié et par exemple par des boulons traversants. Seuls les logements de ces boulons sont visibles dans la figure 6. D'autres moyens pourraient aussi convenir et notamment une presse actionnée par des vérins.

D'autres modes de montage du moule pourraient également convenir.

Les deux berceaux de l'embase et du couvercle définissent la forme intérieure du moule de mise en forme.

De préférence, les différents éléments du moule sont ajustés entre eux avec précision pour que les parois du caisson 11 y trouvent leur soutien. On peut remarquer cependant qu'il n'est pas nécessaire de réaliser une étanchéité totale entre les différents éléments du moule.

Les figures 6 et 7 montrent également la buse d'injection 25 par laquelle sera réalisée plus tard l'injection de fluide sous pression. Cette buse est de tout type approprié, par exemple elle se présente comme une valve de gonflage avec dans le cas présent deux conduits 25a, 25b qui seront utilisés l'un pour l'injection de fluide dans le caisson et l'autre pour la purge d'air.

La buse d'injection 25 est de préférence amovible et un logement 24 est prévu pour son passage dans l'embase et le couvercle. Par exemple on peut prévoir un filetage réalisé au niveau de ce logement 24 en deux parties pour permettre le vissage de la buse d'injection. L'étanchéité entre la buse, le moule et l'anneau est réalisée par tout moyen approprié et notamment des joints d'étanchéité. Pour réaliser l'étanchéité souhaitée, on peut aussi utiliser comme montré à la figure 7a une buse 25 avec un embout 25c tronconique qui est forcé en appui dans le perçage du caisson. D'autres modes de construction pourraient aussi convenir.

Dans le cas où l'anneau est percé de deux logements comme cela a été évoqué plus haut, on peut prévoir deux buses distinctes 25, l'une pour l'injection l'autre pour la purge, chaque buse 25 ayant alors un conduit respectivement 25a, 25b unique.

Pour pouvoir procéder à l'assemblage des différents éléments du moule, il est nécessaire que la section du volume interne défini par les éléments du moule ait en section des dimensions égales ou supérieures aux dimensions externes de l'anneau. On peut toutefois prévoir de déformer l'anneau localement par compression à la fermeture du moule.

A l'injection du fluide, sous l'effet de la pression à l'intérieur du caisson 11 de l'anneau, la ou les parois du caisson 11 va se déformer pour épouser la forme du moule. Ainsi on aura des déformations locales du caisson dans toutes les zones où l'une de ses parois n'épouse pas initialement la forme du moule.

Pour illustrer cela on a représenté sur les figures 8 et 9 dans l'embase 22 et le couvercle 23 du moule des petites cavités respectivement 22d et 23d. On peut voir dans la figure 8 qu'au niveau de ces cavités il existe au départ un espace entre les parois du caisson 11 de l'anneau et la paroi du moule.

Dans la suite on relie la buse d'injection à un générateur de fluide sous pression. Ce fluide peut être de l'eau, de l'huile, de la vapeur ou tout autre fluide approprié sous une pression comprise entre 50 bars et 1200 bars.

Le fluide est injecté dans le volume du caisson 11 par un des conduits, par exemple 25a, on purge l'air par l'autre conduit, par exemple 25b. Lorsque tout l'air est purgé on referme le conduit de purge et on monte la pression du fluide. Sous l'effet de la pression la ou les parois du caisson se déforment pour épouser la forme du moule.

Ainsi on peut voir dans la figure 9 que les parois latérales 7, 8 du caisson se sont déformées suivant des petites bosses 14d qui épousent la forme des cavités 22d et 23d.

Une fois que la déformation est réalisée, on vidange l'anneau de son fluide d'hydroformage puis on extrait l'anneau 14 du moule. La figure 10 représente l'anneau 14 dans cette situation, avec ses petites bosses 14d.

On peut naturellement réaliser d'autres formes que des bosses, et augmenter ou diminuer leur nombre. D'autres formes de relief obtenues par une telle déformation seront décrites ultérieurement. On peut également déformer la paroi du caisson dans son ensemble et / ou de façon asymétrique.

Après cette opération de déformation par hydroformage, compte tenu de l'état de trempe fraîche dans lequel les déformations mécaniques ont été réalisées, on fait subir à l'anneau un simple revenu, par exemple pendant 16 heures à une température de 165 C ce qui permet à la matière de durcir jusqu'à l'obtention de ses caractéristiques mécaniques maximales sans déformation additionnelle.

Ensuite l'anneau de jante subit les opérations traditionnelles de fabrication et de finition.

Ces opérations consistent notamment en le perçage des trous pour l'accrochage des rayons, le cas échéant d'usinage dans le but d'alléger la jante et/ou l'usinage des surfaces de freinage, puis anodisation, puis décoration. Ces opérations sont connues et ne seront pas décrites en détails, de même que l'opération d'assemblage de la roue avec le moyeu et les rayons.

Relativement au traitement thermique de la barre profilée avant hydroformage, une troisième solution consiste à stabiliser l'état de trempe fraîche dans laquelle la matière se trouve après extrusion par un revenu par exemple de trois heures à une température de 120 C. La matière se trouve alors dans un état qui est couramment appelé état de sousrevenu T51. Dans cet état la matière possède un allongement important et une limite élastique assez basse qui permet de réaliser son cintrage en anneau puis la déformation par hydroformage dans de bonnes conditions. Le cintrage pourrait être réalisé aussi immédiatement en sortie de filière, avant le revenu.

Après hydroformage on complète le premier revenu par un revenu par exemple de quinze heures à une température de 165 C pour que la matière atteigne ses propriétés mécaniques maximales.

Selon une autre solution on réalise la trempe sur la presse d'extrusion puis les barres sont passées dans le four de revenu, par exemple un revenu de 16 heures à 165 C. La matière a alors atteint ses propriétés mécaniques maximales. La déformation par hydroformage peut être réalisée dans ces conditions mais à une pression très élevée, de l'ordre de 1200 bars. Toutefois l'allongement est faible car l'aptitude à la déformation de la matière est faible compte tenu de son état. Selon une autre solution, on laisse la matière de la barre ou du cerceau subir la phase de maturation. Ultérieurement on soumet la matière à une mise en solution par exemple à 500 C, puis à une trempe pour ramener la matière à un état comparable à son état de trempe fraîche en sortie de filière.

Selon une variante de mise en oeuvre qui peut être appliquée aux différentes solutions précédentes, la déformation par hydroformage est réalisée en portant la matière de l'anneau à une température supérieure à la température ambiante. On sait en effet que l'allongement augmente et que la limite élastique s'abaisse avec une augmentation de température. A 190 C l'allongement est à peu près doublé et la limite élastique est divisée par 2,5. Dans ces conditions on peut réaliser la déformation par hydroformage avec une pression de fluide plus faible comprise entre 25 et 600 bars. En dessous de 190 C le matériau retrouve toutes ses propriétés mécaniques en revenant à la température ambiante.

Si on dépasse 200 C, l'allongement continue à augmenter et la limite élastique à diminuer mais la matière subit un recuit irréversible qui dégrade ses propriétés mécaniques.

Pour retrouver de meilleures propriétés mécaniques après déformation par hydroformage, il faut soumettre la matière à une mise en solution à 500 C suivie d'une trempe et d'un revenu.

On peut cependant opérer la déformation par hydroformage à une température de 500 C. A cette température une faible pression de fluide est suffisante, quelques bars, et l'allongement de la matière est environ dix fois supérieur à l'allongement à température ambiante. Après déformation, l'anneau est soumis à une trempe puis un revenu. La trempe peut être réalisée dans le moule par injection d'un fluide à basse température.

L'élévation en température de la matière peut être réalisée ou bien par un échauffement du moule ou bien en utilisant un fluide de déformation déjà chauffé, ou encore par les deux solutions.

L'hydroformage à chaud permet de diminuer l'épaisseur de paroi par un allongement de matière important. On peut donc partir d'un profil de petite section et augmenter localement la section en dimensions en diminuant en contrepartie l'épaisseur de paroi.

La technique de déformation par hydroformage qui vient d'être décrite permet de réaliser des déformations de différente nature au niveau du caisson de la jante. Elle est réalisée sur la jante déjà constituée et donc fermée.

Dans le premier mode de mise en oeuvre qui a été décrit on a réalisé des bosses dont la base est circulaire. En variante on aurait pu réaliser desbosses dont la base présente une autre forme, oblongue, elliptique, en forme de chevrons ou toute autre forme.

De telles déformations à la surface externe de la jante ne perturbent pas ses propriétés mécaniques de façon significative. Par ailleurs dans certaines conditions elles perturbent l'écoulement de l'air à la surface de la jante et peuvent ainsi en augmentant le nombre de Reynolds, diminuer la traîne de la roue en rotation à la manière du relief d'une balle de golf.

En modifiant localement la section du profil on peut aussi augmenter localement son inertie en torsion et en flexion par exemple entre deux zones d'accrochage de rayon.

Les figures 11 à 15 illustrent un autre mode de mise en oeuvre de l'invention. Le but recherché est de faire varier la forme de la section de la jante sur des portions relativement importantes et dans des proportions importantes. L'idée générale est de partir d'une barre profilée ayant une section qui forme un ou des plis, à la manière d'un soufflet. Parallèlement la forme du moule est déterminée pour qu'elle présente en section une forme variable de façon évolutive qui a sensiblement la même longueur développée que la section de la barre. Sous l'effet de la pression à l'intérieur du caisson la paroi du caisson se déforme pour épouser la forme du moule, sans qu'il y ait un allongement ou réduction trop important de sa longueur développée qui aboutirait à un déchirement de la matière.

Un premier exemple de mise en oeuvre est représenté dans les figures 11 et 12. La paroi de l'anneau 28 forme des plis 28b, 28c au niveau des parois latérales du caisson.

En regard des plis le moule de mise en forme 30 a localement une forme évasée avec deux joues 30b, 30c qui s'écartent de la paroi de l'anneau. En section l'anneau et le volume interne du moule ont la même longueur développée.

La figure 12 montre l'anneau après l'opération d'hydroformage. La section de l'anneau s'est déployée, les plis 28b et 28c se sont déformés pour épouser la forme des joues 30b et 30c du moule.

Il résulte de la déformation que l'anneau 28 a localement une largeur maximale 25 supérieure à sa largeur initiale et supérieure à la largeur des zones qui n'ont pas été déformées de cette façon.

On peut donner aux pans des plis une orientation particulière pour faciliter sa mise en place par déroulement le long de la paroi du moule. On pourrait aussi avoir un pli seulement sur un côté du caisson.

Les figures 13 et 14 illustrent une variante de mise en oeuvre. L'anneau 32 présente la même forme en section que l'anneau 28, avec deux plis 32b, 32c et une base 32a. Le moule de mise en forme 33 a une forme triangulaire qui est allongée vers la partie inférieure du profil, avec une gouttière médiane 33a vers la partie inférieure de la section de l'anneau. En section l'anneau 32 et le volume interne du moule ont la même longueur développée.

La figure 14 représente l'anneau 32 après l'opération d'hydroformage. La section de l'anneau s'est déployée, les plis 32b et 32c se sont redressés pour se coller contre la paroi du moule. Parallèlement la section s'est allongée en hauteur et la base 32a s'est déformée pour épouser la forme de la gouttière médiane.

Il résulte de cette déformation que l'anneau 32 a en section une hauteur supérieure à la hauteur initiale du profil, et à la hauteur des zones qui n'ont pas été déformées de cette façon.

Dans les deux cas la paroi du caisson s'est déformée par pliage ou dépliage, mais elle ne s'est pas déformée de façon significative par étirement ou compression.

La figure 15 montre une portion d'anneau de jante 38 dont la mise en forme a été réalisée en combinant les deux modes de mise en oeuvre qui ont été décrits. Initialement l'anneau avait la même forme en section que l'un ou l'autre des anneaux 28 ou 32. D'un autre côté le moule de mise en forme comprenait une succession de portions qui avaient en alternance la forme représentée dans les figures 11 et 13.

En final l'anneau de jante 38 a différentes portions qui ont en alternance la forme représentée dans les figures 12 et 14, notamment des portions 38a et 38c ayant en section la forme de l'anneau 28 représentée en figure 12 et une portion 38b ayant en section la forme de l'anneau 32 représenté en figure 14.

Une telle mise en oeuvre de l'invention pourrait être utilisée notamment pour réaliser une jante ayant un profil général effilé comme celui de la figure 14, et dans les zones d'accrochage de rayon un profil avec une base élargie pour l'accrochage des rayons. Cette base élargie peut par exemple être percée par une technique de perçage par refoulement pour former des cheminées orientées vers l'intérieur du caisson. Après taraudage ces cheminées peuvent recevoir des vis creuses d'accrochage de rayon ainsi que cela est décrit dans la demande de brevet EP818328.

Une telle cheminée est représentée en 40 dans la figure 15. Ce serait beaucoup plus difficile de réaliser cette cheminée dans une zone qui aurait une forme effilée.

En plus la variation de la forme de la section fait que les zones d'accrochage 38a, 38c de rayon sont encastrées, de ce fait les éléments d'accrochage des rayons qui sont apparents au niveau de la jante offrent moins de prise à l'air que si la jante avait une section constante.

D'autres mises en oeuvre de l'invention basées sur ce principe pourraient aussi être adoptées, notamment pour réaliser d'autres jantes à section variable.

Les figures 16 à 21 sont relatives à un autre mode de mise en oeuvre de l'invention. L'idée générale est ici de combiner lhydroformage avec un emboutissage local de la paroi du caisson. L'emboutissage est rendu possible du fait que la paroi du caisson est soutenue depuis l'intérieur par le fluide d'hydroformage sous pression.

Ainsi la figure 16 montre un anneau de jante 44 qui est logé dans un moule de mise en forme 45. Le caisson est rempli de fluide d'hydroformage sous pression.

Un poinçon 46 est guidé au coulissement dans le moule. Il s'agit ici d'un poinçon pointu qui est destiné à réaliser un logement borgne dans le pont inférieur.

La figure 17 montre le poinçon 46 à la fin de l'opération d'emboutissage. L'embouti est un logement borgne 48 qui s'est formé au niveau du pont inférieur de l'anneau. Ce logement pourra être utilisé ultérieurement par exemple pour l'accrochage de rayon. De préférence on s'arrange pour que l'emboutissage de la paroi soit réalisé sans perforation, pour ne pas avoir à gérer l'étanchéité entre l'anneau de jante, le moule et le poinçon.

La figure 18 représente en section l'anneau de jante après la mise en forme qui vient d'être décrite.

Selon le mode de réalisation de la figure 19 on utilise un poinçon latéral 52 pour créer dans la paroi de l'anneau 50 un embouti qui forme une cavité utilisable par exemple pour loger une étiquette ou un marquage.

Comme dans le cas précédent, l'anneau 50 est placé dans le moule de mise en forme 51, le caisson est rempli de fluide sous pression, et on réalise un embouti 50a à l'aide du poinçon 52 qui est guidé dans le moule. La figure 21 représente l'anneau 50 en section au niveau de l'embouti 50a.

Dans les deux cas qui ont été décrits, la pression du fluide d'hydroformage est utilisée pour soutenir la paroi. Sans cette pression le poinçon enfoncerait la paroi sans créer une forme précise.

Naturellement ces mises en oeuvres de l'invention peuvent être combinées avec les mises en oeuvres qui ont été décrites précédemment.

Selon le mode de mise en oeuvre qui est représenté dans les figures 22 à 24, on usine préalablement l'anneau de la jante de façon locale pour induire une déformation préférentielle dans les zones usinées en réduisant la pression du fluide.

Ainsi la figure 22 montre une partie d'anneau 54 dont le pont inférieur 55 est usiné localement selon une diminution d'épaisseur du pont dans des portions 56 intermédiaires entre des portions 57 non usinées qui sont par exemple destinées à devenir des zones d'accrochage de rayon. Un tel mode d'usinage est décrit dans la demande de brevet EP1084868. D'autres modes d'usinage pourraient aussi convenir.

Dans les zones intermédiaires le pont inférieur est plus apte à se déformer que dans les zones 57 non usinées.

La figure 23 montre l'anneau 54 dans un moule de mise en forme 60. La section qui est représentée se situe au niveau d'une zone 56 d'épaisseur réduite. Par exemple en correspondance avec ces zones le moule présente des portions de gouttière médiane 60a.

La figure 24 montre l'anneau en section après l'opération d'hydroformage. Dans les portions 56 le pont inférieur de la jante a été déformé pour épouser la forme de la gouttière médiane 60a. Ce mode de mise en oeuvre permet de déformer en relief des zones usinées.

D'autres variantes de mise en oeuvre de l'invention pourraient encore être adoptées. Par exemple les figures 25 et 26 illustrent le fait qu'on pourrait réaliser un anneau de jante 64 à partir de deux demis anneaux 65 et 66 assemblés bout à bout par tout moyen approprié, notamment par soudure ou manchonnage. Chaque demi anneau peut être recoupé et rectifié avant son assemblage. Cette technique permet de réaliser une jante manchonnée déformée par hydroformage.

Chaque demi anneau est déformé par hydroformage dans un moule 67 relié à une station d'hydroformage 68. La construction du moule et sa connexion avec la station d'hydroformage sont simplifiées du fait qu'on travaille des demis anneaux. On peut en effet faire circuler le fluide d'hydroformage en l'introduisant par une extrémité et en purgeant le demi anneau par l'autre extrémité.

En variante on pourrait travailler de la même façon avec un anneau ouvert, c'est-à-dire avant l'assemblage des extrémités, ou même traiter plusieurs spires d'anneau avec un moule de mise en forme qui aurait une structure hélicoïdale.

Ainsi, l'invention permet de réaliser des jantes dont la section varie de façon évolutive.

Elle permet également de diminuer l'épaisseur de paroi du caisson, en particulier de diminuer l'épaisseur en dessous de la valeur minimale à laquelle on peut réaliser normalement l'extrusion de la barre profilée.

Naturellement la présente description n'est donnée qu'à titre indicatif et l'on pourrait adopter d'autres mises en oeuvre de l'invention sans pour autant sortir du cadre de celle-ci.

En particulier on pourrait utiliser la technique d'hydroformage pour calibrer ou recalibrer l'anneau de jante. Ce calibrage ou recalibrage peut être réalisé en rapport avec le diamètre de l'anneau pour amener la jante à son diamètre nominal souhaité ou pour corriger son voile ou un éventuel défaut de circularité.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1- Procédé de fabrication d'une jante pour une roue à rayons, la jante ayant une structure à caisson creux (11) délimité par une base (5), des parois latérales (7, 8) et un pont supérieur (6), et comprenant les étapes de cintrage d'une barre profilée (12) selon un anneau (14), caractérisé par le fait qu'il comprend une phase de déformation de la paroi du caisson (11) par injection dans le caisson d'un fluide sous pression.

2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on réalise l'injection de fluide sous pression dans le caisson après avoir placé l'anneau de jante (14) dans un moule de mise en forme (22, 23) fermé, le moule ayant une forme interne contre laquelle le fluide sous pression applique la paroi du caisson.

3- Procédé selon la revendication 1 où la barre profilée est réalisée en alliage d'aluminium à durcissement structural, caractérisé par le fait qu'on réalise la déformation de la paroi du caisson dans un état de trempe fraîche avant que l'alliage entre en phase de maturation.

4- Procédé selon la revendication 1, où la barre profilée est réalisée en alliage d'aluminium à durcissement structural, caractérisé par le fait qu'on soumet la matière dans son état de trempe fraîche à un traitement thermique de revenu de stabilisation, qu'on réalise la déformation de la paroi du caisson et qu'on soumet ensuite la matière à un traitement thermique de revenu.

5- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'on déforme le caisson par injection dans le caisson d'un fluide sous une température supérieure à la température ambiante.

6- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on réalise un embouti (48, 50a) dans la paroi du caisson de l'anneau alors que le caisson est rempli de fluide sous pression.

7- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on extrude une barre profilée dont la section forme au moins un pli (28b, 28c, 32b, 32c) et que l'on déforme la paroi du caisson avec un fluide à haute pression dans un moule (30, 33) qui présente en section une longueur en développé sensiblement égale à celle de la barre profilée.

8- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on usine la paroi du caisson pour en diminuer localement l'épaisseur avant de réaliser la déformation à l'aide fun fluide à haute pression injecté dans le caisson.

9- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on déforme deux demis anneaux de jante (65, 66) et qu'on assemble ensuite lesdits demis anneaux par leurs extrémités.

10- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on déforme un anneau ouvert dont on assemble ensuite les extrémités.

11- Jante pour une roue à rayons comprenant une structure à caisson fermé délimité par une base (5), deux parois latérales (7, 8) et un pont supérieur (6) formant la paroi du caisson, caractérisée par le fait que le caisson présente en section une forme variable évolutive résultant d'une déformation locale de la paroi de l'intérieur du caisson vers l'extérieur ou de l'extérieur vers l'intérieur.

12- Jante selon la revendication 11, caractérisée par le fait que la paroi du caisson présente une pluralité de bosses (14d).

13- Jante selon la revendication 11, caractérisée par le fait que la largeur maximale du caisson en section est variable sur sa circonférence (figures 11, 12).

14- Jante selon la revendication 11, caractérisée par le fait que la hauteur du caisson en section est variable sur sa circonférence d'une valeur supérieure à l'épaisseur de paroi du caisson à la base du profilé (figures 13, 14).

15- Jante selon la revendication 11, caractérisée par le fait qu'elle présente localement un embouti borgne (48, 50a).

16- Roue à rayons comprenant une jante, un moyeu relié par une pluralité de rayons, caractérisée par le fait qu'elle présente une jante réalisée selon l'une quelconque des revendications 11 à 15 précédentes.