FR3117936A1 - Procédé de fabrication d’une roue de véhicule automobile sans air - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne procédé de fabrication de roue de véhicule automobile comprenant les étapes suivantes : a) on fournit une jante métallique (12) définissant un axe central A et présentant une surface externe (14) ; b) on fournit un bandage annulaire en matériau polymère comprenant une bande de roulement (18) et une pluralité d’organes de liaison radiaux (20), et on relie ensemble lesdits organes de liaison formant rayons et ladite surface externe (14) pour agencer ladite bande de roulement de manière concentrique autour de ladite jante (12). L’étape a) comprend en outre une sous-étape d’enlèvement et/ou d’apport de métal sur ladite jante (12) pour pouvoir augmenter l’aire de ladite surface externe (14) ; et à l’étape b), on surmoule d’une seule pièce ledit bandage annulaire (18, 20) sur ladite jante (12) de manière à ce que lesdits organes de liaison (20) formant rayons viennent en prise sur ladite surface externe (14). Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'une roue de véhicule automobile.
Un domaine d'application envisagé est, notamment, celui des roues de véhicule sans air, ou «airless», lesquelles permettent, par nature, d'éviter les crevaisons. Un tel avantage devient indispensable devant le développement des véhicules autonomes.
De tels types de roue de véhicule sont bien connus. Ces roues comportent d’une part une jante métallique circulaire, laquelle présente une surface externe opposée à son centre et d’autre part une partie de roulement en caoutchouc ou en matériau polymère synthétique aussi appelé bandage et qui vient s’étendre autour de la jante et prendre appui sur sa surface externe dont elle est solidaire. La partie de roulement comporte elle-même une bande de roulement reliée à la surface externe de la jante par des rayons du même matériau que la bande de roulement.
Les procédés de fabrication connus d’une telle roue consistent, d’abord à mouler d’une seule pièce une bande de roulement et une pluralité de rayons dans un matériau polymère et ensuite, de venir coller les rayons sur ladite jante de manière à ce qu’ils viennent s’étendre radialement de ladite surface externe jusqu’à ladite bande de roulement, tandis que ladite jante et ladite bande de roulement sont concentriques.
La partie de roulement, communément dénommée pneumatique sur les roues traditionnelles, est destinée à assurer la liaison entre le sol et le véhicule. A ce titre, l’interface entre la partie de roulement et la jante est fortement sollicitée dans les phases d’accélération et de décélération du véhicule ou dans les virages.
Et par conséquent, l’assemblage des rayons et de la jante est déterminant pour la cohésion de la roue. Or, le collage de deux matériaux de nature très différentes, un matériau polymère et un matériau métallique, n’offre pas une sécurité absolue. Et les contraintes qui s’exercent précisément à l’interface, peut entraîner une désolidarisation des rayons et de la jante.
De surcroît, les roues obtenues selon le procédé de fabrication précité, le sont à des coûts relativement élevés.
Aussi, un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention est de fournir un procédé de fabrication de roue de véhicule automobile, qui permette non seulement d’améliorer la liaison entre la partie de roulement et la jante, mais aussi, qui permette d’obtenir une roue à un coût avantageux.
Dans le but de résoudre ce problème, et selon un premier objet, il est proposé un procédé de fabrication de roue de véhicule automobile comprenant les étapes suivantes : a) on fournit une jante métallique circulaire définissant un axe central et présentant une surface externe opposée audit axe central ; b) on fournit un bandage annulaire en matériau polymère comprenant une bande de roulement extérieure et une pluralité d’organes de liaison intérieurs radiaux, et on relie ensemble lesdits organes de liaison formant rayons et ladite surface externe pour agencer ladite bande de roulement de manière concentrique autour de ladite jante. L’étape a) comprend en outre une sous-étape d’enlèvement et/ou d’apport de métal sur ladite jante pour pouvoir augmenter l’aire de ladite surface externe ; et à l’étape b), on surmoule d’une seule pièce ledit bandage annulaire sur ladite jante de manière à ce que lesdits organes de liaison formant rayons viennent en prise sur ladite surface externe.
Ainsi, une caractéristique de l’invention réside, d'une part dans la mise en œuvre d’une jante dont la surface externe est façonnée pour augmenter l’aire de la surface externe et d'autre part, dans la mise en œuvre du bandage annulaire, ou partie de roulement, et des organes de liaison aptes à former rayons, en une seule pièce, laquelle seule pièce est surmoulée directement sur la surface externe façonnée de la jante.
De la sorte, on réalise en une seule étape la partie de roulement et son montage sur la jante et de surcroît, on améliore le mode de liaison des rayons sur la surface externe de la jante. Autrement dit, la résistance à l'arrachement des rayons de la surface externe de la jante est grandement augmentée.
En effet, lors du surmoulage, la matière plastique en fusion vient intimement en contact avec la surface externe façonnée ; soit elle emprisonne les aspérités résultant de l'apport de métal, soit elle s'immisce dans les anfractuosités résultant de l'enlèvement de métal. De la sorte, on obtient une meilleure liaison entre matière plastique et surface métallique.
En outre, l’aire de la surface externe est accrue grâce au procédé selon l’invention, et les dimensions de l’interface entre métal et matériau polymère également. Partant, la surface d’adhésion entre les deux matériaux est plus grande et la force d’adhésion l’est également.
Au surplus, les coûts de réalisation d'une telle roue sont moindres que ceux de réalisation des roues selon l'art antérieur. Car en effet, les rayons ne sont pas collés un à un mais réalisés ensemble et solidarisés ensemble à la surface externe.
En outre, et selon une première variante de réalisation, on procède à l’enlèvement de métal en formant une pluralité de rainures débouchant dans ladite surface externe. De la sorte, on vient augmenter l'aire de la surface externe de la jante en usinant cette surface pour réaliser des rainures. Partant, lorsque le matériau polymère est moulé en surface, il pénètre à chaud dans les rainures. En conséquence, lorsqu'il y refroidit, les forces d'adhésion entre le matériau polymère et le matériau métallique sont accrues.
Avantageusement, et selon cette première variante, on procède à l’enlèvement de métal en formant des rainures s’étendant sensiblement parallèlement audit axe central. Partant, on obtient une plus grande résistance à la déformation de la liaison entre le matériau polymère et le matériau métallique lorsque le véhicule automobile est soumis à des accélérations ou des décélérations. En effet, les efforts qui s'exercent sur cette liaison sont sensiblement perpendiculaires aux rainures à l'intérieur desquelles s'étend le matériau polymère.
Selon un mode de mise en œuvre particulièrement avantageux, et conformément à cette première variante de réalisation, on procède à l’enlèvement de métal en formant des rainures présentant une section droite en forme de queue d’aronde. Après refroidissement, le matériau polymère est alors piégé à l'intérieur des rainures en queue d'aronde, et il ne peut plus en être extrait selon une direction radiale. De la sorte, on obtient une plus forte liaison.
Selon une deuxième variante de réalisation de l'invention, on procède à l’apport de métal sous forme d’une pluralité de picots soudés sur ladite surface externe. Partant, on augmente également l'aire de la surface externe, grâce à une opération de soudage des aspérités ou des picots. Lors du surmoulage, le matériau polymère en fusion vient alors emprisonner ses picots.
Préférentiellement, les picots soudés de ladite pluralité de picots présentent une tige solidaire de la jante et une tête libre renflée. La tige s’étend sensiblement perpendiculairement de la surface externe de la jante. De la sorte, la tête libre renflée est emprisonnée dans le matériau polymère de sorte que celui-ci, une fois refroidi, permet d’obtenir une liaison mécanique forte entre polymère et métal.
De façon particulièrement avantageuse, les picots soudés de ladite pluralité de picots, sont soudés sur ladite surface externe selon une répartition régulière. Partant, les forces de liaison entre le matériau polymère et le métal sont homogènes à l'interface.
Aussi, la surface externe de la jante est avantageusement cylindrique. De la sorte, le façonnage de la surface externe métallique de la jante est grandement facilité.
En outre, préférentiellement, le procédé selon l'invention comprend en outre, après l’étape de surmoulage, une étape de réticulation dudit matériau polymère, ou de vulcanisation. De la sorte, le matériau polymère devient plus rigide et la liaison mécanique entre la partie de roulage et la jante est d'autant plus résistante.
Selon un autre objet, il est proposé une roue de véhicule automobile obtenue conformément au procédé, tel que décrit ci-dessus.
D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
est une vue schématique en perspective d’un objet de l’invention obtenu selon un autre objet de l’invention ;
est une vue schématique en coupe axiale de l’objet de l’invention tel que représenté sur la ;
est une vue schématique de détail de l’élément représenté sur les [Fig. 1] et selon une première variante de réalisation ;
est une vue schématique de détail de l’élément représenté sur les [Fig. 1] et selon une deuxième variante de réalisation ; et,
est un organigramme du procédé objet de l’invention.
La montre une roue 10 de véhicule automobile objet de l’invention et obtenue selon le procédé également conforme à l’autre objet de l’invention.
On décrira la roue 10 avant de détailler le procédé permettant de la réaliser.
Ainsi, la roue 10 comporte une jante métallique circulaire 12, laquelle présente un axe central de symétrie A. La jante métallique circulaire 12 présente une surface externe 14 venant s'étendre à l'opposé de l'axe central de symétrie A.
Aussi, la roue 10 comporte une partie annulaire 16, ou bandage annulaire, faite d'une seule pièce dans un matériau polymère. La partie annulaire 16 comporte une bande de roulement 18 reliée à la surface externe 14 de la jante métallique 12 par l'intermédiaire d'une pluralité d'organes de liaison 20 formant des rayons.
Les organes de liaison 20 présentent chacun, une embase 22 en prise sur la surface externe 14 de la jante 12, et un sommet 24 solidaire de la bande de roulement 18. Aussi, ils s'étendent chacun, selon un plan axial.
Entre chaque paire de rayons contigus 20, s'étend un espace libre transversal 26 débouchant à ses deux extrémités opposées.
On se reportera sur la , laquelle illustre la roue 10, en coupe selon un plan axial s'étendant dans l'épaisseur de deux organes de liaison 20 diamétralement opposés. On y retrouve la jante métallique 12 et sa surface externe 14, laquelle est de forme cylindrique. Aussi, on y retrouve également la bande de roulement 18 maintenue coaxialement autour de la jante 12 grâce aux organes de liaison 20. L'embase 22 des organes de liaison 20 est ainsi en prise avec la surface externe 14.
La jante 12 présente un voile 28, percé d’orifices 30 permettent de relier la roue 10 au moyeu.
Le procédé de fabrication de la route 10 sera décrit en détail en référence à l'organigramme de la et selon deux modes de mise en œuvre non limitatifs, présentés en détail sur les et .
Ainsi, selon une première étape 32, on fournit une jante 12, réalisée dans un matériau métallique, par exemple en aluminium, présentant une surface externe 14 cylindrique libre.
Dans une première deuxième étape et selon une première variante d'exécution 34, on vient ajouter du métal sur la surface externe selon un mode de réalisation tel que représenté sur la . On retrouve sur cette partiellement et en détail, la surface externe 14 de la jante métallique circulaire 12.
Conformément à un mode de mise en œuvre particulièrement avantageux, on vient rapporter sur la surface externe 14 des picots 38 grâce un procédé de soudage dérivé du procédé MIG-MAG : «Cold Me tal Transfert. »
Ces picots 38 présentent une tige 40 surmontée d'une tête renflée 42. Les tiges présentent par exemple un diamètre compris entre 0,8 mm et 1,2 mm et leur hauteur est par exemple comprise entre 3 mm et 5 mm. De surcroît, la tête renflée 42 est sensiblement sphérique et d'un diamètre compris entre 1,2 mm et 2 mm.
Par exemple, la surface externe 14 présente entre cinq et vingt-cinq picots par centimètre carré.
Selon un mode de mise en œuvre particulièrement avantageux, les picots 38 sont alignés suivants des génératrices de la surface externe 14 de forme cylindrique. Un tel alignement présente des avantages que l'on décrira ci-après.
Grâce à la mise en œuvre de ces picots 38, on augmente non seulement l'aire de la surface externe 14 de la jante métallique 12, mais au surplus, on forme des organes d'ancrage mécanique comme on l'expliquera ci-après.
S'agissant de l'aire de la surface externe 14, elle est augmentée car il existe une continuité de la surface externe 14 originelle et des picots 38 qui y sont rapportés.
Selon cette deuxième étape et conformément à une deuxième variante d'exécution 36, représentée sur la on procède à l'enlèvement de matière sur la surface externe 14 en usinant des rainures en queue d'aronde 44. Préférentiellement, ces rainures en queue d'aronde 44 sont ménagées sensiblement selon des génératrices de la surface externe 14.
Par exemple, les rainures 44 présentent une profondeur comprise entre 4 mm et 8 mm et une largeur comprise entre 3 mm et 9 mm. Par ailleurs, elles sont par exemple espacées les unes des autres d'une distance comprise entre 5 mm et 15 mm.
Selon une troisième étape 46, on insère la jante métallique ainsi obtenue dans un moule d’une presse à injection adaptée, de manière à pouvoir surmouler la partie annulaire en matériau polymère autour de la jante.
Plus précisément, le matériau polymère est injecté en fusion sous pression dans la cavité définissant la partie annulaire de la roue. Le matériau polymère en fusion s'écoule alors tout d’abord radialement dans l'espace définissant les organes de liaison intérieure pour venir s'écouler ensuite sur la surface externe 14. Partant, le matériau polymère en fusion vient noyer les picots 38 lorsque la surface externe 14 en est munie selon la première variante d'exécution 34.
Selon la deuxième variante d'exécution 36, le matériau polymère en fusion vient alors s'écouler dans les rainures 44.
Le matériau polymère en fusion est injecté dans la cavité jusqu'à s’étendre dans tout l'espace de celle-ci.
Avantageusement, et avant la troisième étape 46, on procède à la mise en œuvre d'un promoteur d'adhérence sur la surface externe. Un tel promoteur d'adhérence permet d'améliorer plus encore l'adhésion entre le matériau polymère et la surface externe. Par exemple, on dépose sur la surface externe un silane.
Ensuite, dans une quatrième étape 48, on évacue l'énergie thermique du matériau polymère en fusion de manière à ce que celui-ci durcisse. De la sorte, le matériau polymère vient emprisonner les picots 38 de la surface externe 14 et il est alors solidaire de celle-ci. Selon une deuxième variante, il vient en prise dans les rainures 44 et il devient également solidaire de la surface externe 14.
Dans une ultime étape 50, on réticule et/ou on vulcanise le matériau polymère de la bande annulaire de manière à augmenter plus encore la rigidité du matériau et partant, la force de liaison avec la surface externe 14 de la jante 12.
De la sorte, le matériau polymère incluant généralement du caoutchouc naturel, adhère bien mieux à la surface externe 14 de la jante métallique. On obtient de la sorte une meilleure tenue mécanique au cisaillement notamment lorsque la roue 10 est sollicitée en ligne droite dans les phases d'accélération et de décélération, ou dans les virages appuyés.
Par ailleurs, on diminue considérablement le coût de réalisation d'une telle roue comparativement aux méthodes selon l'art antérieur.
Claims (10)
- Procédé de fabrication de roue de véhicule automobile comprenant les étapes suivantes :
- a) on fournit une jante métallique circulaire (12) définissant un axe central A et présentant une surface externe (14) opposée audit axe central ;
- b) on fournit un bandage annulaire en matériau polymère comprenant une bande de roulement extérieure (18) et une pluralité d’organes de liaison intérieurs radiaux (20), et on relie ensemble lesdits organes de liaison formant rayons et ladite surface externe (14) pour agencer ladite bande de roulement de manière concentrique autour de ladite jante (12) ;
caractérisé en ce que l’étape a) comprend en outre une sous-étape d’enlèvement et/ou d’apport de métal sur ladite jante (12) pour pouvoir augmenter l’aire de ladite surface externe (14) ;
et en ce qu’à l’étape b), on surmoule d’une seule pièce ledit bandage annulaire (18, 20) sur ladite jante (12) de manière à ce que lesdits organes de liaison (20) formant rayons viennent en prise sur ladite surface externe (14). - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’on procède à l’enlèvement de métal en formant une pluralité de rainures (44) débouchant dans ladite surface externe (14).
- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’on procède à l’enlèvement de métal en formant des rainures (44) s’étendant sensiblement parallèlement audit axe central A.
- Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu’on procède à l’enlèvement de métal en formant des rainures (44) présentant une section droite en forme de queue d’aronde.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’on procède à l’apport de métal sous forme d’une pluralité de picots (38) soudés sur ladite surface externe.
- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les picots soudés (38) de ladite pluralité de picots présentent une tige (40) solidaire de la jante (12) et une tête libre renflée (42).
- Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les picots soudés (38) de ladite pluralité de picots, sont soudés sur ladite surface externe (14) selon une répartition régulière.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite surface externe (14) est cylindrique.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend en outre, après l’étape de surmoulage, une étape de réticulation dudit matériau polymère.
- Roue (10) de véhicule automobile obtenue conformément au procédé selon l’une quelconque de revendications 1 à 9.
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