FR2995558A1 - Roues allegees a hautes performances - Google Patents

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Abstract

L'invention porte sur une roue (11) comportant : . une première partie (1) comportant une jante (4), . une seconde partie de renforcement (6) qui est assemblée à la première partie (1) pour lui servir de renfort, qui est contenue dans un volume intérieur délimité par la jante (4), caractérisé en ce que la première partie de roue (1) comporte de plus un premier élément du moyeu de roue (3) et un voile évidé à branches (2) reliant la jante (4) au premier élément de moyeu (3), et caractérisé en ce que la seconde partie de renforcement (6) a une forme d'étoile percée en son centre, comportant un second élément de moyeu de roue (7) et dont les branches (8) rayonnent depuis et autour du second élément de moyeu (7) jusqu'à la jante (4) où elles sont positionnées en alternance avec les branches (2) de la première partie de roue (1).

Description

ROUES ALLEGEES A HAUTES PERFORMANCES [0001] L'invention concerne le domaine des roues de véhicule. L'invention porte plus particulièrement sur l'obtention conjointe d'une grande résistance à la rupture, d'une réduction de masse, d'une bonne régulation thermique et d'un bon comportement 5 aérodynamique pour une roue. [0002] Il est connu d'avoir une roue allégée en 2 parties : une première partie dite « base » réalisée en aluminium usiné, et une seconde partie dite de « renfort » réalisée en aluminium coulé. L'aluminium usiné est plus léger que l'aluminium coulé qui lui a plus de résistance à la rupture. Cette roue est donc allégée de par l'utilisation de l'aluminium usiné 10 pour sa base et de par l'utilisation de l'aluminium coulé pour le renforcement de sa base. La roue comporte une première partie comprenant la jante reliée par un voile au moyeu portant la fusée de roue, et une seconde partie comprenant un voile percé en son centre et évidé avec des rayons répartis selon un souci de style autour du trou percé. Ce renfort est donc un élément additionnel à la roue de base et n'est pas un élément constitutif de la 15 roue. De plus, ce renfort rapporté se fixe autour du plus grand diamètre du moyeu de la base de roue de sorte qu'il ne sert pas d'appui à la fusée de roue. Ce renfort ne sert qu'au niveau des contraintes mécaniques entre la jante et le moyeu et non pas au niveau de l'interface entre le moyeu et la fusée de roue. L'adjonction d'un renfort tel qu'il vient d'être décrit permet de réduire les dimensions du voile de la base, mais cet allègement n'est pas 20 optimisé : le voile reste « plein » et la résistance à la rupture due aux contraintes mécaniques n'est pas renforcée au niveau du moyeu porteur de la fusée de roue. [0003] Bien que ces roues présentent l'avantage de pouvoir allier l'esthétique et la sécurité à la légèreté puisque le renfort peut remplacer l'enjoliveur qui devient imperdable et antivol, elles présentent des inconvénients dans le sens où elles ne favorisent pas une 25 régulation thermique par circulation d'air, ni un aérodynamisme optimum, car le voile reste plein et ne permet pas de circulation d'air contrairement à une roue avec une jante et un moyeu reliés par des dispositifs ajourés. [0004] Le document FR2516866 présente une roue composite en aluminium constituée d'une première partie dite « base » en aluminium usiné et d'un renfort réalisé en 30 aluminium coulé qui est rapporté de façon permanente à la base pour la renforcer. La coopération du renfort et de la base de la roue est comparable à celle d'un contrefort pour un mur porteur en maçonnerie : le contrefort est une assistance à la portée du mur, mais n'est pas partie constitutive du mur. Pour en revenir à notre roue, cette coopération permet d'alléger le voile mais celui-ci reste plein, non ajouré, nécessitant autant de matière alourdissant la roue. Par ailleurs, le renfort peut esthétiquement remplacer l'enjoliveur de roue. L'allégement de roue est obtenu majoritairement par les matériaux utilisés pour la base de roue et le renfort, et par la dispense d'enjoliveur. Par contre, le moyeu qui est soumis aux contraintes d'appui de la fusée de roue, n'est pas renforcé. Il présente des risques d'usure, de déformation pouvant causer une rupture. Et la base restant avec un voile plein, elle n'optimise pas la régulation par flux d'air, et l'aérodynamisme de la roue. [0005] Les roues composites allégées connues dans l'état de la technique offrent donc un allégement à la roue, obtenu majoritairement par les matériaux utilisés pour la base de roue et le renfort, et par la dispense d'enjoliveur mais ces roues ne sont renforcées que partiellement : entre la jante et le moyeu, et ne permettent pas la circulation de l'air favorisant la régulation thermique et l'aérodynamisme. Elles ne présentent pas une solution idéale. L'invention présente une solution permettant un allègement optimisé, compatible d'une bonne résistance aux contraintes mécaniques pour l'ensemble de la roue en alliant l'esthétisme, la régulation thermique et l'aérodynamisme. [0006] - Dans l'invention, on résout ces problèmes en proposant d'optimiser l'allègement par la conception d'une roue comportant deux parties évidées, et par l'emploi, réparti judicieusement entre ces 2 parties, de matériaux présentant des caractéristiques différentes en terme de résistance à la rupture, de rigidité et de masse. [0007] Dans l'invention, le moyeu est divisé en 2 éléments appartenant chacun à une des 2 parties de roue et la liaison entre le moyeu assemblé et la jante est réalisée par des ensembles de branches appartenant chacun à une des 2 parties de roue. Ces scissions en 2 parties, du moyeu et de la liaison entre le moyeu assemblé et la jante, permettent d'une part de diviser les efforts mécaniques transmis entre le moyeu et la jante sur les ensembles de branches : l'un appartenant à la base et l'autre appartenant au renfort, ainsi que de répartir les contraintes d'appui de la fusée de roue entre les 2 éléments de moyeu. [0008] De façon préférentielle, on emploie de l'aluminium pour la première des parties et du carbone pour la seconde partie, le carbone étant plus léger et plus résistant que l'aluminium. L'emploi du carbone permet une diminution importante de la masse par rapport à l'emploi de l'aluminium. L'objectif est de répartir les efforts structurels de la roue entre la partie en aluminium et la partie en carbone. L'idée est : - de remplacer le moyeu monobloc de la roue de base du document FR2516866 par un moyeu composé en 2 éléments appartenant chacun à l'une des parties de roue, donc un élément en aluminium et un second élément en carbone, - de réaliser dans la première partie un voile évidé avec des branches reliant le premier élément de moyeu à la jante, - d'avoir une seconde partie de roue en forme d'étoile percée en son centre comportant un second élément du moyeu et des branches qui rayonnent autour du second élément de moyeu jusqu'à la jante une fois la roue assemblée. [0009] Plus précisément, l'invention porte donc sur une roue permettant une répartition de ses efforts structurels selon les architectures de son moyeu et de la liaison entre le moyeu et la jante en fonction des matériaux choisis. L'appui de la fusée de roue est préférentiellement réalisé majoritairement sur l'un des 2 éléments de moyeu celui qui a le plus de résistance mécanique. La liaison entre la jante et le moyeu est réalisée préférentiellement par des ensembles de branches appartenant à chacune des parties de roue, qui rayonnent autour de chacun des éléments de moyeu jusqu'à la jante, au niveau de laquelle les branches des 2 parties de roue sont disposées de façon alternée. [0010] La roue selon l'invention comporte : - une première partie comportant une jante, - une seconde partie de renforcement qui est assemblée à la première partie pour lui servir de renfort, qui est contenue dans un volume intérieur délimité par la jante, présentant une première partie de roue qui comporte de plus un premier élément du moyeu de roue et un voile évidé à branches reliant la jante au premier élément de moyeu, et présentant une seconde partie de renforcement qui a une forme d'étoile percée en son centre, comportant un second élément de moyeu de roue et dont les branches rayonnent depuis et autour du second élément de moyeu jusqu'à la jante où elles sont positionnées en alternance avec les branches de la première partie de roue. [0011] Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la roue présente une seconde partie de renforcement qui est réalisée en un matériau plus léger et ayant des propriétés supérieures en terme de résistance à la rupture en flexion et/ou torsion, à celles du matériau constituant la première partie de roue. [0012] Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la roue présente une seconde partie de renforcement qui est réalisée en carbone ou en composite à base de carbone ou en Kevlar (marque déposée), et une première partie qui est réalisée en aluminium ou en alliage d'aluminium ou en magnésium. [0013] Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la roue présente des branches de la partie de renforcement qui possèdent une courbure dirigée vers le volume intérieur de la jante, de façon à ce que les branches présentent sensiblement une forme de pâles d'hélice. [0014] Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la roue présente un assemblage des branches de la partie de renforcement à la jante qui se fait par la coopération des formes des extrémités libres des branches et des évidements de type embrèvement, présents sur la jante. [0015] Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la roue présente des embrèvements et des extrémités libres de branches de l'étoile qui ont des formes triangulaires qui coopèrent pour le pré-maintien de l'assemblage. [0016] Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la roue présente une seconde partie de renforcement qui est centrée par rapport à la première partie de roue par un pion et un logement au niveau d'une interface des éléments de moyeux de chacune des parties et dont les 2 parties de roue sont immobilisées l'une contre l'autre par collage. [0017] L'invention propose également un ensemble comportant une roue et une fusée de roue, présente un moyeu de la roue est divisé en 2 éléments appartenant chacun à l'une des parties de roue, et dans lequel la fusée de roue est portée au moins par l'élément appartenant à la partie de roue ayant des propriétés en terme de résistance à la rupture en flexion et/ou torsion, les plus élevées. [0018] L'invention propose également un véhicule automobile qui présente une roue ou un ensemble de roue et fusée comme décrit ci-avant [0019] L'invention est décrite plus en détail ci-après et en référence aux figures représentant schématiquement le système dans son mode de réalisation préférentiel. [0020] La figure 1 présente une première partie de roue comprenant la jante. [0021] La figure 2 présente une seconde partie de roue ne comprenant pas la jante, dite partie de renforcement. [0022] La figure 3 présente la roue avec ses 2 parties assemblées. [0023] On définit pour les besoins de la description l'environnement de la roue montée sur véhicule, la roue sépare l'espace en 2 demi-espaces qui sont caractérisés par les 2 directions représentées par les flèches E et I dans les figures où la flèche E indique la direction vers l'extérieur et la flèche I indique la direction vers l'intérieur. Ces références sont reprises à l'identique sur les figures 1 et 2. [0024] La figure 1 présente une première partie de roue 1, en aluminium comprenant une structure très allégée, notamment un ensemble de branches 2 affinées qui raccordent le premier élément de moyeu 3 sur la jante 4. Les branches 2 se raccordent tangentiellement au premier élément de moyeu 3 d'un côté et de l'autre côté elles sont raccordées sur la face 4a de la jante 4 contenant le volume intérieur de la jante. Le premier élément de moyeu 3 est déporté vers l'intérieur I de la roue. Les branches 2 possèdent donc une courbure entre la jante et le premier élément de moyeu, dirigée vers l'intérieur I de la roue. Dans notre mode de réalisation préférentiel, les branches 2 ont une largeur constante, et sont affinées car elles participent à l'esthétisme de la roue, afin de se dispenser d'enjoliveur. Entre deux branches successives 2, une encoche ou un logement à la manière d'un embrèvement dans le domaine de la menuiserie, en forme de triangle 5 est prévue sur la face 4a de la jante 4 en vis-à-vis du moyeu. Dans notre mode de réalisation préférentiel, il y a un seul embrèvement entre les deux branches 2 voisines, il pourrait y en avoir plus et la forme en triangle est choisie préférentiellement, d'autres formes peuvent convenir. [0025] La figure 2 présente dans le mode préférentiel de réalisation de notre invention, une partie de renforcement 6 en carbone. Cette partie de renforcement 6 a une forme d'étoile percée en son centre. Cette partie de renforcement 6 comprend le second élément de moyeu 7 de la roue 11 sur lequel sont réparties les branches stylées 8 dont chacune des extrémités libres se prolonge à angle droit par une languette 9 qui a une forme correspondant à la forme des embrèvements 5, et dans le mode de réalisation préférentiel en forme de triangle. Dans notre mode préférentiel illustré ici, le nombre de branches 8 de la partie de renforcement 6 est égal au nombre de branches 2 de la première partie de la roue 1, dans ce cas, il y en a neuf, mais bien entendu, ce nombre pourrait être différent et le nombre entre les 2 parties de roues pourrait être différent. [0026] Les branches 8 sont stylées car elles participent à l'esthétisme de la roue, permettant de se dispenser d'enjoliveur. Cette conception de roue en 2 parties selon l'invention procure l'esthétisme d'un enjoliveur sans avoir le risque de vol ou de perte d'enjoliveur. [0027] Les branches 8 se raccordent orthogonalement sur le premier élément de moyeu 7. Les branches 8 comportent également une pliure 8a permettant de leur fournir une orientation spécifique : vers l'extérieur de la roue dans le mode préférentiel de l'invention représenté sur les figures 2 et 3. Cette pliure 8a et cette orientation spécifiques présentent l'avantage de transformer cette branche pliée 8 en une pâle d'hélice quand la roue 11 est assemblée. Quand la roue tourne, cette hélice crée une aspiration d'air provenant de l'intérieur de la roue, ceci participe à la régulation thermique ainsi qu'à l'aérodynamisme de la roue. [0028] La figure 3 présente une roue 11 assemblée comprenant la première partie de roue 1 en aluminium et la partie de renforcement 6 en carbone. Pour constituer l'assemblage des deux parties 1 et 6 de roue, le premier élément de moyeu 3 de la première partie de roue 1 en aluminium vient en appui sur le second élément de moyeu 7 de la partie de renforcement 6. Le centrage de la première partie de roue 1 et de la partie de renforcement 6 ainsi que leur orientation respective, sont réalisés dans le mode préférentiel de réalisation de l'invention, par trois pions de centrage 10 répartis régulièrement sur la périphérie du second élément de moyeu 7 de la partie de renforcement 6 venant coopérer avec des évidements non représentés sur les figures mais présents avec la même répartition que les pions, sur le premier élément de moyeu 3 de la partie de roue 1 en aluminium. L'appartenance des éléments de centrage et d'orientation, à l'une ou l'autre des parties de roue peut être inversée. [0029] De façon concomitante, les languettes 9 à angle droit des branches 8 de la partie de renforcement 6, qui sont préférentiellement en forme de triangle, viennent se loger intimement dans les embrèvements préférentiellement en forme de triangle 5 prévus sur la face 4a de la première partie de roue 1,à la façon des assemblages par embrèvement dans le domaine de la menuiserie. Les parties de roue 1 et 6 sont immobilisées l'une par rapport à l'autre par collage des surfaces en contact ou par un moyen approprié connu de l'état de la technique. [0030] De préférence, le moyeu se divise en 2 éléments de dimension sensiblement égale selon l'axe de révolution du moyeu. Mais ce n'est pas forcément obligatoire de diviser de façon symétrique, il paraît optimal de diviser les 2 éléments de moyeu 3 et 7 en tenant compte des propriétés physiques des matériaux employés afin d'atteindre l'allégement maximal en garantissant la résistance à la rupture optimale. [0031] De préférence, la première partie de roue 1 et la seconde partie de roue 2 sont décrites chacune comme des pièces monoblocs, mais il est envisageable d'avoir des pièces elles-mêmes composites. [0032] Dans une variante de l'invention, le Kevlar (marque déposée) peut être employé pour la seconde partie de renforcement. [0033] Dans une variante de l'invention, le magnésium ou des alliages à base de magnésium peuvent être employés pour la première partie de roue. [0034] L'invention propose ainsi un dispositif offrant de multiples avantages. Il est ainsi possible d'avoir une roue à hautes performances en termes de masse, de résistance à la rupture, de régulation thermique, d'aérodynamisme sans être dénuée d'esthétisme.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS: 1. Roue (11) comportant : - une première partie (1) comportant une jante (4), - une seconde partie de renforcement (6) qui est assemblée à la première partie (1) pour lui servir de renfort, qui est contenue dans un volume intérieur délimité par la jante (4), caractérisé en ce que la première partie de roue (1) comporte de plus un premier élément du moyeu de roue (3) et un voile évidé à branches (2) reliant la jante (4) au premier élément de moyeu (3), et caractérisé en ce que la seconde partie de renforcement (6) a une forme d'étoile percée en son centre, comportant un second élément de moyeu de roue (7) et dont les branches (8) rayonnent depuis et autour du second élément de moyeu (7) jusqu'à la jante (4) où elles sont positionnées en alternance avec les branches (2) de la première partie de roue (1).
  2. 2. Roue (11) selon la revendication 1 dans laquelle la seconde partie de renforcement (6) est réalisée en un matériau plus léger et ayant des propriétés supérieures en terme de résistance à la rupture en flexion et/ou torsion, à celles du matériau constituant la première partie de roue (1).
  3. 3. Roue (11) selon la revendication 1 ou la revendication 2 dans laquelle la seconde partie de renforcement (6) est réalisée en carbone ou en composite à base de carbone ou en Kevlar (marque déposée) et la première partie (1) est réalisée en aluminium ou en alliage d'aluminium ou en magnésium.
  4. 4. Roue (11) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle les branches (8) de la partie de renforcement (6) possèdent une courbure dirigée vers le volume intérieur de la jante (4), de façon à ce que les branches (8) présentent sensiblement une forme de pâles d'hélice.
  5. 5. Roue (11) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle l'assemblage des branches (8) de la partie de renforcement (6) à la jante (4) se fait par la coopération des formes des extrémités libres (9) des branches (8) et des évidements (5) de type embrèvement, présents sur la jante (4).
  6. 6. Roue (11) selon la revendication 5, dans laquelle les embrèvements (5) et les extrémités libres (9) des branches (8) de l'étoile ont des formes triangulaires qui coopèrent pour le pré-maintien de l'assemblage.
  7. 7. Roue (11) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la seconde partie de renforcement (6) est centrée par rapport à la première partie de roue (1) par un pion (10) et un logement au niveau d'une interface des éléments de moyeux (3) et (7) de chacune des parties (1) et (6) et les 2 parties de roue (1) et (6) sont immobilisées l'une contre l'autre par collage.
  8. 8. Ensemble comportant une roue selon l'une quelconque des revendications précédentes et une fusée de roue, dans lequel le moyeu de la roue est divisé en 2 éléments appartenant chacun à l'une des parties de roue, et dans lequel la fusée de roue est portée au moins par l'élément appartenant à la partie de roue ayant des propriétés en terme de résistance à la rupture en flexion et/ou torsion, les plus élevées.
  9. 9. Véhicule automobile comportant une roue selon l'une quelconque des revendications de 1 à 7 et comportant un ensemble de roue et fusée selon la revendication 8.
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