Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
~ a présente invention concerne un procédé de fabri-
cation de roues monoblocs pour véhicules et plus particulière-
ment pour véhicules gros porteurs, destinées à être équipées de
pneumatiques avec - ou, de préférence - sans ch~nbre à air.
Fondamentalement, une roue pour enveloppe de pneuma-
tique comporte un disque et une jante. ~e disque fait corps
avec la jante et sert d'organe de fixation au moyen du véhicule.
Il a habituellement la forme d'une cuvette dont la face concave
est tournée vers le moyeu, c'est-à~dire axialement (par rapport
à l'axe de rotation) vers l'intérieur du véhicule afin de ménager
; un logement pour les organes de freinage. ~e disque comporte
plusieurs trous pour le pas~age de~ goujons de fi~ation de la
roue au moyeu, et un alésage central.
~ a jante peut-8tre ~ base plate ou creuse. ~a roue
à base creuse est une roue monobloc, qui ne comporte aucun
. . .
élement amovible, et qui c~nvient particulièrement bien pour
recevoir des pneumatiques sans chambre à air, car il est facile
de la rendre étanche à l'air 90US pression. Chaque paroi de
la gorge est prolongée par une portion conique (l'angle de
conicité étant généralement de 15 par rapport à l'axe de la
roue) appelée siège, et destinée à recevoir l'un des bourrele-ts
du pneumatique. Un court rebord, en forme de crochet, ~orme
la portion terminale de chacun des sièges. On appelle généra- `
lement petite aile de la jante, la partie qui est tournée axiale- - -
ment vers l'extérieur du véhicule, et grands aile, la partie qui
est tour~ée axialement vers l'intérleur du véhicule, la différence
de dimension provenant de la position dissyJnétrique de la zone
de raccordement entre le disque et la jante.
`! .
~es roues pour véhicules gros porteurs sont habituelle-
ment fabriquées en -tôle d'acier emboutie et soudée. Ce mode de
fabrication convient bien à la production en série et il est
relativement peu onéreux. Mais, en contrepartie, l'assenlblage
par soudure se prête mal à l'équilibrage et au centrage rigou-
reux de la roue, et surtout à lme construction étaIlche indispen-
sable pour le montage de pneumatiques sans chambre a air; il cons-
titue également un point faible qui limite la durée de vie utile.
De no~breuses tentatives ont été faites pour produire des roues
monoblocs et en particulier, en alliages légers à base d'alurni-
nium. Un ensemble routier possède fréquemment de 12 à 16 roues plus
~e ou deux roues de ~ecours dont le poids total peut atteindre,
en ce qui concerne les roues seules, de 700 à 900 kg. L'utili-
sation de roues monoblocs en alliages à haute résista~ce, et, à
fortiori, en alliages légers, permettrait un allègement sensible,
faciliterait l'équilibrage et le centrag~, et assurerait l'étan-
chéité indispensable pour l'utilisation de pneuma-tiques sans
oharnbre à air.
De nombreuses tentatives ont été faites pour produire
des roues en alliages légers ou des roues mixtes acier-alliage
léger, soit par coulée, ~oit par usinage, matriçage et/ou
fluotournage. Des procédés ont été décrits en particulier, da~S
les brevets américains 2 075 294 (Kelsey-Hayes) 2 170 617 ~Hamill),
dans les brevets anglais ~07 801 (Dunlop) 971 258 et 259 (Reynolds),
dans les brevets ou demandes de brevets allemands 1 297 570 (Otto
;; Fuchs) 1 908 465 (Otto ~uchs), dans les breve-ts français 1 186 248
(Kronprinz) 1 491 89~; (Otto Fuchs) 1 570 620 (l;'aluminium Français).
Mais aucun ~'a permis, jusqu'à présent, de produire des roues
monoblocs dans des conditions techniques et/ou écono~iques satis-
faisantes, soit gu'ils ne se prêtent pas à une fabrication en
grande serie à prix de revient attractif, soit que les roues
obtenues ne présentent pas les caractéristiques exigées par les
~ utilisateurs: résistance mécanique, résistance au~ chocs, résis-
tance à la corrosion en particulier dans les régions où l'on
utilise des sels pour accélérer la fusion de la neige, facilité
-- 2 --
- ,
.
~ a~5~
d~entretien (nonternissement, maintien durable de l'aspect
neuf), facilité d'équilibrage et de centrage, étanchéite pour
l'emploi de pneumatiques sans chambre à air, précision des côtes
dimensionnelles permettant le montage en toute securité, de
pneumatiques de tous types sans risque de déjantage.
~ a présente invention concerne un procédé de fabrica-
tion de roues monoblocs pour véhicules gros porteurs se pretant
particulièrement bien à la production en grandes séries et
fournissant des roues répondant au~ exigences des utilisateurs
telles qu'on vient de les énumérer ci-dessus.
Le procédé est caractérisé par une succession d'opéra-
tions de matriçage, effectuées à partir d'une ébauche ayant
sensiblement la forme d'un disque cylindrique, et suivies d'un
usinage final.
~ a roue ainsi obtenue ne nécessite plus que quelques
opérations de finition, oonnues en elles-mêmes.
~ es opérations de matriçage, peuvent être en nombre
variable selon le métal ou l'alliage métallique utilisé. Dans
le cas particulier où l'on part d'un alliag~ léger à base d'alumi-
nium, elles sont préférentiellement au nornbre de trois que l'ondésignera, dans ce qui suit, par Ml ; M2 ; M3.
; - le premier matriçage M1 fait apparaitre un disque de
roue et sur son pourtour un bourrelet épaissi orienté dans une
-:
direction sensiblement parallèle à l'axe de la roue et du côté
l intérieur de la roue,
- le deuxième matriçage M2 provoque ltallongement du
bourrelet dans la meme direction que M1 et ébauche la forrne d'une
petite aile de la jante.
- le troisième matriçage M3 amène la petite aile sous une
forme très proche de sa forme définitive et allonge à nouveau le
bourrelet dans la même direction que M1 et M2 de façon à lui donner
une longueur sensiblernent égale à la longueur définitive de la
- 3
~ 5~
grande aile de la jante.
Puis on peut procéder à un évasement à la presse du
bourrelet allongé qui lui donneuu~ forme dans laquelle on pourra
usiner la grande aile.
On peut terminer par un usinage qui intéresse toute la
- partie externe de la jante - celle qui supporte le pneumatique et
éventuellement la chambre à air - (crochets, rebords, gorge) ainsi
que la partie inter~e de la grande aile - celle qui est tournée
vers l'axe de la roue.
Dans certains cas, on a constaté qu'il pouvait, lors du
matriçage M3, se produire un certain refoulement du métal excé-
dentaire en provenance du disque central7 en direction de la
zone de ;jonction entre le disque et la partie recourbée qui
; soutient les ailes de la Jante; on a découvert - et c'est égale-
ment un objet de l'invention, - qu'il était possible de supprimer
cet inconvénient en laissant au métal excédentaire la possibilité
de refluer vers la partie centrale du disque, dans la direction
opposée à la zone de jonction entre le disque et les ailes de la
jante; il sera ensuite éliminé lors des opérations de finition
par usinage mécanique.
Pour cela, on peut :
- soit procéder sitôt après le matriçage M2 au débouchage
de l'alésage central
- soit prévoir dans la matrice utilisée pour le ~atri-
çage M3 au moins un évidement permettant de loger le ~étal er. excès.
Dans l'un et l'autre cas, le métal excédentaire sera
éliminé lors de l'usinage mécanique final.
La finition comporte une série d'opérations, connues en
elles-mêmes, et qui ne sont pas particulières au procédé qui vient
d'atre décrit. Ce sont essentiellement :
- le débouchage de l'alésage central lorsqu'il n'a pa~
été effectué après M2.
- 4 -
:, . . . .. . .
~C~5~
- le dressage des deux faces du disque
- le perçage des trous de fixation de la roue sur
l'essieu du véhicule
Perçage de l'orifice de passage de la valve et de
l'orifice d'accès à la valve de la roue jumelée.
En outre, des traitements ther~iques, connus en eux-
mêmes, peuvent être effectués soit à des stades intermédiaires
soit au stade final, en vue de conférer au métal ses propriétes
optimales (propriétés mécaniques, résistance à la corrosio~).
~es ~igures 1 à 7 et l'exemple de réalisation qui
suivent permettront de mieux comprendre la mise en oeuvre de
l'invention.
I.es fi~ures 1 à 5 montrent les phases successives de
matriçage.
~ a Pigure 3 montre la varian-te d'exécution dans laquelle
l'alésage central est débouché sitot après le matriçage M2 et a~ant
le matriçage M3.
La figure 4 mont~e la variante d'exécution dans la-
quelle le matriçage M3 eæt effectué avec une matrice comportant
; 20 deux évidement3.
~ a figure 5 montre la forme obtenue après le matriçage M3
dans le cas d'une matrice ~an~ évide~ent.
~ a figure 6 montre la phase d'évasement à la pre~se.
~ a figure 7 montre la localisation de l'usinage ~inal
et des finitions.
Sur la figure 1, la llgne pointillée abc schématise
l'ébauche en forme de disque cylindrique. ~e matriçage M1 fait
appara~tre le disque de roue et sur son pourtour~ un bourrelet 1
orienté en direction de l'intérieur de la roue, et dont l'axe
principal A~ est sensiblement perpendiculaire au plan du dis~ue
CD, et par conséquent parallèle à l'axe xy de la roue. ~e
., . :'.:
la,~s~
matriçage est effectué à chaud. Une température de l'ordre de
475 C convient pour des alliages d'aluminium ae la famille des
Aluminium-Sillcium-Magnésium~ tel que le 6061 dont la composition
moyenne est : base aluminium ; silicium : 0,60 ~ ; magnésium :
1 %,: cuivre : 0,30 % ; c~rome : 0,25 ~0 ; Fer ~ 0,50 % ; zinc ~0,50
nickel ~ ,05 ~. ~'outillage de matriçage est à enriron 400 C.
Sur la figure 2, on voit que le matriçage M2 a allongé
le bourrelet 1 qui a pris la forme 2, tandis qu'apparaît l'ébau-
che 4 de la petite aile de la ~ante.
~ors du matriçage M3 on court le risque dans certains
cas de voir une partie du métal du disque 5 refluer vers la zone
3 où il peut créer de~ plis. Si l'on procède au débouchage de
l~alésage central 6 sitat après M2 et avant M3, le m~tal excéden-
taire pourra se déplacer en direction du rebord intérieur 7 de
l'alésage, d'où il sera éliminé lors de l'usinage final.
Dans une autre variante d'exécution, on peut ne pas
procéder au débouchage du disque central et prévoir dans la ma-
trice M3 au moins un évidement 8 dans lequel vient se loger l'excès
de métal qui sera également éliminé lors de l'usinage final.
he matriçage M3, qu'il 90it effectué avec une matrice
à évidement (~ig. 4) ou une matrice sans évidement (fig. 5)
provoque un nouvel allonge~ent de la partie 2 jusqu'à une longueur
sensiblement égale à celle que devra avoir la grande aile, et a
amené la petite aile 9 à une forme proche de sa forme définitive.
- La figure 6 montre la phase d'évasement à la presse qui
a donné à la partie allongée 2 la forme 10 dans laquelle on va
pouvoir, à la phase suivante, usiner la grande aile.
~a figure 7 montre, en traits épaissis, la localisation
de l'usinage final de la grande aile 11 et de la petite aile 12
ainsi que les diverses opérations de finition, qui comportent :
- le débouchage de l'alésage central 6, lorsqu'il
n'a pas été effectué après M2
- 6 -
":
.. . .. . . .
~ 5
- le per~age de 17 orifice 13 de passage de la valve
- le perçage de l'orifice 14 d'accès à la valve de
roue jumelée
- les passa.ges 15 deq goujons de fixation de la roue
sur l'essieu du véhic~le
- le dressage des deux faces 16 et 17 du disque, et du
rebord intérieur 7 de l'alésage central
- - le bossage 18 peut également être formé pendant cet
.:: usinage.
Il est désigné gé~éralement par les spécialistes par
le terme anglais "hump" et a pour but d'éviter un
déjantage brutal lorsque le véhicle roule avec un
pneumatique sous-~onflé ou dégonflé à la suite
d'une crevaison, ou dans des conditions dé~avorables.
Exemple
Un di~que plan en alliage A-SG/6061 (dont la composition
est : base aluminium ; Si : 0,60 ~ ; Mg : 1 9 0 % ; Fe ~ ,50
Zn ~Q,25 % ; Cu : 0,30 ~ ; Cr : 0,25 ~ ; ~i c~Q~50 ~ de 300 mm de :~
diamètre et de 260 mm d'épaisseur, a été transformé selon la
succession des opérations correspondant à la première variante,
,
`: soit :
- matriçage M1, sous preqse de capacité maximale de
209000 tonnes, selon figure 1, à environ 475 C
- ma.triçage M2, dans les même~ conditions, selon ~igure 2
- matriçage M39 dans les mêmes conditions, selon f-.gure 5
- évasement à la presse, selon figure 6.
~ L'usinage final a été conforme à celui de la figure 7.
.! ~a roue obtenue, aux dimensions de 22,5 - 7,5 (exprimées en
~ pouces de 25,4 mm comme il est d'usage pour ce type de matériel,
.~ 30 soit : 57 - 19 cm), était prévue pour le montage de pneumatiques
de dimension normalisée 11 - 225. Son poids était de 23 kg soit
sensiblement la moitié du poids d'une roue en acier du type
- 7 -
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' ' ,',
classique (emboutie et soudée).
~ e gain de poids total sur un ensembl~ routier équipé
de ce type de roues peut ainsi atteindre 300 à 400 kg. ~a conduc-
tivité thermique élevée de l'aluminium et de ses alliages facilite
considérablement l'évacuation et de dissipation des calories
- provenant du système de freinage ce qui évite des surchau~fes locales
qui seraient -très préjudiciables à la durée de vie des pneumatiques
et des chambres à air. Accessoirement9 l'allègement des roues
améliore quelque peu le confort duvéhicule du fait du moindre
poids non suspendu et xend le freinage plus e~icace par la
diminution de l'énergie cinétique des mas~es en rotation qui est
dissipée en chaleur lors du freinage.
Bien entendu, la mise en oeuvre de l'inventio~ n'est
pas limitée à l'alliage 6061 pris oomme exemple Tou~ les alliages
metalliques susoeptibles d'etre mis en forme par matriçage, pré-
sentant les caraotéristiques mécaniques suffisantes pour cons-
tituer des roues deVéhiCUleS gros porteurs, entrent dans le
cadre de l'invention.
;
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