Brevet FR2083601A1 — publié le 19711217

r / ! ' I' 71 10674 1 2083601 lia présente invention concerne un dispositif d* équilibrage automatique de roues pour des Téhioules tels que des camions, des automobiles et similaires, utilisant des pneus gonflables» On cohnait depuis de très nombreuses années, l'équilibrage 5 dit "dynamique" ou automatique d'une roue en rotation, grâce à des poids se déplaçant dans une piste annulaire. On trouve des exemples de tels équilibreurs dynamiques notamment dans les brevets suivants des Etats ¥nis d'Amérique : brevets n° 331.450, 414.642,1.314.005, 2.771.240, 2,812.215, 3.164.413, et 3.316.021. ■jO Malgré tous les efforts antérieurs dans ce domaine, les dis positifs d'équilibrage dynamique de roues, dont on dispose, ne donnent pas satisfaction quand on les utilise sur des roues de véhicules. Cela est dû à de nombreuses raisons. Principalement, le pro-•J5 blême de base dans l'équilibrage d'une roue, que ce soit avec des poids de plomb ou avec un dispositif d'équilibrage dynamique, est que l'emplacement des poids d'équilibrage devrait être, de préférence, aussi proche que possible du périmètre extérieur de la roue pour obtenir une efficacité complète. Quand l'emplacement 20 du poids d '-équilibrage s'approche du centre de rotation, son action est fortement réduite, ce qui exige une masse beaucoup plus * grande pour contrebalancer meme un déséquilibre relativement faible apparaissant, 'par exemple, dans la surface de roulement d'un pneu d1'automobile et provenant d'une fabrication défectueuse ou 25 par exemple d'une usure inégale. Un autre facteur affectant l'efficacité des dispositifs d'équilibrage de roues sur des roues de véhicule utilisant des pneus gonflables, est que le pneu se déformé fortement quand la vitesse du véhicule croît, et l'emplacement du déséquilibre dans le pneu peut en fait se déplacer, en v-"- 50 raison d'une telle déformation, l'utilisation d'un poids fixe ne ,= peut ainsi, de façon générale, qu'équilibrer la roue à une vitesse " % moyenne. ~ Il a été proposé dans le passé, des dispositifs d'équilibrage p. dynamique de roues, tels que ceux qui sont décrits dans les 35 brevets mentionnés ci-dessus, dans lesquels un tube annulaire est •t—y fixé sur la jante de la roue du véhicule, et contient plusieurs poids mobiles et une certaine quantité de liquide. Quand la roue tourne, les poids mobiles tendront à se déplacer le long du tube vers un point plus ou moins opposé à l'emplacement d'une masse 40 de déséquilibre dans le pneu du véhicule, et le déplacement des bad original 71 10674 2 2083601 poids est amorti par le liquide dans le tube. Ces dispositifs ont eu certains avantages par rapport à ceux utilisant des poids fixes, du fait que les poids mobiles peuvent se déplacer progressivement le long du tube en fonction de l'accroissement de vitesse 5 du véhicule par exemple, pour compenser tout déplacement de la position de la partie du pneu en déséquilibre. De façon similaire, quand le pneu devenait usé et que le déséquilibre s'était déplacé» les poids pouvaient se déplacer pour compenser le déséquilibre» Cependant» même ces systèmes automatiques n'étaient capables de ■)0 compenser qu'une gamme très limitée d'excentricités du pneu. Ainsi» si dans un pneu donné il existait une masse en excès de 30 à 60 grammes en tout endroit déterminé» de tels systèmesd*équilibrage automatique sont capable de la compenser de façon relativement appropriée. Cependant» sis comme dans la majorité des cas» la ■J5 masse de déséquilibre sur un pnsu donné est beaucoup plus importante, par exemple jusqu'à 120 à 180 grammes» de tels systèmes étaient complètement incapables de fournir une compensation appropriée , cela étant-"-dû-en partie» au fait que les poids étaient placés beaucoup plus près Au centre de rotation, que le périmètre 20 du pneu» et également au fait eue les poids étaient aécessairemeat répartis le long d'un arc d»i' tube plutôt que concentrés en tus. emplacement déterminé, Afin A# 'sursaoater les insuffisances de tels dispositifs d'équilibrage automatique de rouese il était couraat dans la pratique d'équilibrer avant tout les roues avec des 25 moyens conventionnels utilisant des poids fixes, de telle sorte que les roues étaient plus ou moins équilibrées pour une vitesse moyenne prédéterminée» dans une zone de 64 à 72 kilomètres à re. Puis» on attachait le dispositif d'équilibrage automatique ce roues à la jante de la roue » et tout déséquilibre mineur qui 30 apparaissait au-delà de la vitesse moyenne était alors compensé automatiquement. Cependant» le coût total de l'utilisation simultanée des poids fixes et du dispositif d1 équilibrage automatique était si grand que la vente en devenait pratiquement impossiblea De plus, quand les pneus devenaient usés» l'efficacité des poids 55 dréquilibrage fixes était réduite» et quand on remplaçait les pneus d'été contre des pneus d'hiver par exemple, il était nécessaire d'équilibrer chaque fois"les roues. Il n*y avait ainsi pas de réduction des coûts courants de 1* automobile, et les avan™ tages économiques d'un dispositif d8équilibrage automatique 40 étaient entièrement perdus. BAD ORIGINAL 71 10674 3 2083601 En plus de ces problèmes pratiques, on a trouvé également qu'il résultait de la conception de ces dispositifs antérieurs, une usure excessive à l'intérieur du tube annulaire, due à la friction continuelle des poids sphériques le long du sommet du tube quand les roues tournaients réduisant ainsi matériellement la durée de vie du dispositif. Il était en outre difficile d'attacher le tube annulaire à la roue du véhicule, d'où il résultait que le dispositif aTait tendance, en cours d'utilisation à prendre du jeu ou à se détacher complètement et à se perdre La présente invention vise à surmonter ces différents désavantages en ^fournissant un dispositif d'équilibrage automatique de roues, comprenant essentiellement un tube annulaire de section rectangulaire, obtenu par extrusion en une forme correspondant au profil intérieur de la jante de la roue du véhicule, et comprenant én outre, une pluralité de poids mobiles ayant la forme de disques cylindriques ou rouleaux à section quelque peu réduite par rapport à la section intérieure du tube de façon à pouvoir rouler librement'le long de ce dernier, et une quantité prédéterminée de liquidé d'amortissement, tel que de l'huile ou analogue, pour amortir le déplacement des poids. Un certain nombre de pinces de fixation sont disposées à écartement le long du tube annulaire pour, à la fois fixer le tube en position dans la roue du véhicule, et également placer le tube en un endroit prédéterminé, écarté de la jante de la roue, afin de maintenir le tube hors de contact avec elle, la conception et la forme du tube sont telles qu'il possède une grande résistance inhérente à la déformation, et que l'usure de l'intérieur du tube est fortement réduite par l'utilisation de rouleaux cylindriques, par opposition, aux billes sphériques. Ainsi, grâce à l'invention, une masse mobile fortement accrue est incorporée dans le tube, et le tube ne subit fondamentalement aucune déformation en cours d'utilisation, ce qui élimine les chocs et les vibrations du tube, ainsi que l'usure de l'intérieur du tube. les avantages cités ainsi que d'autres avantages apparaîtront âu cours de la description d'un, mode de réalisation préférentiel de l'invention, faite en regard, de s d.essi.ns annexés, sur ' lesquels ï- 71 10674 4 2083601 - la figure 1 représente une vue en perspective partiellement en coupe, d'une roue de véhicule et d'un pneu, montrant le dispositif d'équilibrage automatique de l'invention mis en place ; - la figure 2 représente une vue en coupe de la figure 1, 5 selon la ligne 2-2 ; - la figure 3 représente une vue en coupe fortement agrandie du détail 3 de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en perspective de la pince de fixation ; et 10 - la figure 5 représente un diagramme schématique montrant les différentes forces agissant sur le rouleau quand le véhicule est en mouvement. En se référant à la figure 1, on voit que ce mode de réalisation préférentiel de l'invention est appliqué à une roué 15 classique ¥ de véhicule, ayant une jante R, de forme prédéterminée s'étendant vers le haut et réalisée en une pièce avec une paroi latérale S. On a représenté un pneu gonflable T porté par la jante R, conformément à line pratique bien connue. Le dispositif d'équilibrage automatique, de référence géné-20 raie 10, est représenté fixé dans un renfoncement défini par la paroi latérale S et la jante R de la roue W, ledit renfoncement étant placé à l'intérieur par rapport à la surface de roulement dù pneu T, où toute zone de déséquilibre, due à la fabrication ou à une usure intégrale," apparaîtra normalement. Comme le montre 25 la figure 1, le dispositif d'équilibrage 10 est constitué par un tube annulaire 11 de section rectangulaire ayant des parois latérales^, une paroi de dessus 13 et une paroi de fond 14, les fonds14, les deux parois latérales 12 étant de longueur supérieure à celle des parois de dessus et de fond 13 et 14, afin de 50 réaliser un espace plus grand à l'intérieur du tube 11. Le tube 11 possède une forme annulaire et les deux extrémités sont reliées par un manchon de liaison 15. A l'intérieur du tube 11 est placée une pluralité de poids d'équilibrage constitués par les rouleaux en forme de disques 16, qui sont formés et conçus pour s'ajuster 35 dans la section transversale intérieure du tube 11, et pour définir un certain écartement prédéterminé, à la fois avec les parois latérales 12, et avec les parois supérieure et de fond 13 et 14, comme cela est représenté à plus grande échelle sur la figure 2. Une certaine quantité de liquide d'amortissement 17» tel que de l'huile ou analogue, est placée à l'intérieur du tube 40 71 10674 5 2083601 11, en remplissant ce dernier jusqu'à un niveau compris à peu près entre les deux tiers et les trois- quarts du volume total du tube 11, la partie supérieure restante du tube étant vide. Une série de pinces de fixation 18 est attachée le long du tube 11 et est en prise 5 avec la janté R de la roue W pour maintenir le tube en position à 1*intérieur de la jante, et écarté de cette dernière d,une distance préterminée. Gomme cela est représenté en détail sur la figure 4» les pinces 18 comprennent une paroi latérale intérieure plate 19* une 10 partie supérieure 20 et une partie inférieure 21, une lèvre de retenue 22 et un élément de langue supérieur courbé 23» La conformation de la paroi 19» et des élément supérieur et de fond 20 et 21 est conçue pour s'adapter étroitement sur les parois du tube 11, tandis que l'élément de langue supérieur 23 possède une forme pour 15 s'adapter au: contour de la jante R» Gomme le montre la figure 3» les dimensions du tube 11 sont conçues pour s'ajuster dans l'espace prédéterminé défini par la paroi latérale S et la jante R de la roue W, avec un jeu prédéterminé ^C, pour éviter un contact entre le tube 11 et la jante R 20 ou la paroi latérale S. La largeur du tube 11, comme représenté sur la figure 2, est de préférence telle que la zone intérieure, en section^' est contenue dans un plan vertical coupant la périphérie extérieure de.la jante R0 Ainsi, la seule partie du tube 11 s*étendant vëBS' l'extérieur par rapport à la jante R est formée essentiel-25 lement par l'épaisseur de la paroi latérale 12 désignée par t sur la figure 2. De cette manière, le tube 11 est essentiellement placé en retrait à l'intérieur de la jante R et est protégé par la jante R contre un dommage accidentel provenant, par exemple, quand on gare le véhicule. De plus, les forces dirigées vers l'extérieur, 30 développées par les rouleaux 16 quand la roue tourne, sont essentiellement contenues entièrement dans les limites de la jante R, - et il ify a pratiquement pas ou pas du tout de tendance pour le tube 11 à être éjecté vers l'extérieur. Comme on l*a représenté en plus grand détail sur la figure 35 3» le rayon de courbure r^ du coin formé entre la paroi latérale 12 et la paroi de dessus 13 du tube 11, est de préférence inférieur au rayon r^ du coin formé entre la jante R et la paroi latérale S de la roue W, de façon à laisser un jeu continu entre la jante R et la paroi latérale S d'une part, et le tube 11 d'autre part. 40 De plus, les coins des rouleaux 16 ont, de préférence, le même 1 10674 6 2083601 rayon que le rayon du coin de l'intérieur du tube 11, de façon à empêcher l'usure ou le blocage des rouleaux 16 dans le tube quand ceux-ci glissent d'un côté à l'autre pendant le déplacement . Pour le fonctionnement le tube 11 est mis sous forme annulaire après avoir été rempli d'un nombre adéquat de rouleaux 16 et d'une quantité convenable de liquide d'amortissement 17» puis il est fermé par le manchon 15 aux dimensions correctes pour la roue W. On fixe alors un nombre approprié de pinces 18, de préférence environ huit pinces disposées de façon régulière dans le cas d'une, automobile moyenne, puis on place de force les langues 23 des pinces 18 sur les jantes R et on les fixe fermement sur elles pour maintenir le tube 11 en position. Lorsque le véhicule roule, les rouleaux 16 se déplacent à l'intérieur du tube 11 de façon à compenser tout déséquilibre existant dans la roue. Afin de donner une explication complète du mode d'action d'un tel système, on va se référer maintenant à la figure 5• Quand la roue ne tourne pas, le centre de la roue va coïncider avec le centre théorique de rotation. Lorsque la roue commence à tourner, le poids non équilibré M sur le pneu produit une force F = MrW où r représente la distance radiale à laquelle est située le poids M et w la vitesse angulaire de la roue, ladite force tendant à tirer la roue hors de sa position centrale. Le contre 0* de la roue et la masse M exercent une action centrifuge par rapport au centre de rotation 0, comme cela est représenté sur la figure 5. Cette situation apparaît à des vitesses relativement faibles où la vibration de la roue n'est pas gênante. Lorsque la vitesse de rotation de la roue croît et que le déplacement de la roue devient indésirable, le système va passer par une résonance de vibration» A ce moment, la position du déséquilibre va changer relativement au déplacement précédent et la partie lourde M de la roue va tourner plus près du centre de rotation. Cette condition est opposée à la position initiale de vitesse faible0 C'est dans cette condition de vitesse plus élevée après résonance, que le dispositif d'équilibrage automatique agit pour réduire ou éliminer le déséquilibre du pneu. Pour simplifier l'explication, on va supposer qu'il n'y a que deux rouleaux dans le tube du dispositif d'équilibrage automatique fixé à la 71 10671 T 2083601 jante de là roue. La force centrifuge du rouleau sera égale au produit du poids du rouleau par la distance du centre de rotatioa et par le Carré de sa vitesse angulaire. Il faut remarquer que l'axe de cette force doit passer par le centre de rotation. On 5 suppose que les rouleaux se déplaçant librement dans le tube se trouvent dans une position quelconque, A et B, selon la figure 5. La figure 5 montre que la force centrifuge F et la force f exercée par le tube sur le rouleau ne seront pas en équilibre. Si la force centrifuge est décomposée en composantes, la compo-10 sainte selon le rayon de la roue sera égale à la force de réaction du tube sur le rouleau. L'autre composante perpendiculaire à cette force, ne sera pas équilibrée et tendra à déplacer le rouleau dans le tube daas une direction opposée au poids non équilibré M. ' De ce qui précède on comprend que les rouleaux se trouvant 15 d'un côté quelconque du poids non équilibré M se déplaceront vers le côté léger de la roue, opposé à m, et continueront à se déplacer jusqu'à ce qu'un équilibre soit atteint. L*équilibre est atteint quand le centre de rotation 0 coïncide avec le centre de la roue 0*. Ceci est bien sûr la situation désirée, car la roue 20 est en équilibre et la vibration a été éliminée lorsque ces deux centres coïncident. La situation limite apparaît lorsque tous les . rouleaux se déplacent vers le côté léger, directement opposé au poids non équilibré M, et que leur force centrifuge n'est pas appropriée pour équilibrer la force créée par le déséquilibre 25 du pneu. Normalement, on dispose des rouleaux suffisants dans le tube d'équilibrage automatique, pour contrebalancer toutes les conditions raisonnables des déséquilibre du pneu. Comme on l'a expliqué, on comprendra qu'en pratique un nombre suffisant de rouleaux 16 d'une masse suffisante doit être placé 30 dans le tube 11 pour obtenir une compensation appropriée pour des conditions normales de déséquilibre qui peuvent être rencontrées progressivement durant la vie du pneu T d'un véhicule classique. A tirre d'exemple, on a trouvé que pour une roue normale ayant" un diamètre de jante d'environ 38 cm, comme c'est le 35 cas pour là plupart des automobiles de conception courante, et pour des pneus d'automobile de conception courante,- qui peuvent créer des conditions de déséquilibre durant leur vie, on a besoin d'«flsriron 250 à 280 grammes de masse mobile totale, ce qui peut être fourni par vingt à vingt deux rouleaux 16, ayant 40 chacun un diamètre d'environ 9*5 mm et une largeur d'environ 12,7 71 10674 8 2083601 ■m. Les rouleaux 16 sont en aoier et ont un poids d'environ 10 grammes, fournissant ainsi une masse mobile moyenne totale d'environ 280 grammes. Il est évident que l'invention s'applique à d'autres utilisations comme l'équilibrage de roues de camions, de roues d'avions et analogues, les changements appropriés devant être faits dans les dimensions. Le tube 11 est formé en un matériau thermoplastique synthétique extrudé, ayant une résistance élevée à l'usure et étant très résistant à la déformation. Un matériau thermoplastique qui convient particulièrement bien, est un matériau de la classe de l'acrilo-nitrile-butadiène— styrène, bien que d'autres matériaux ayant des propriétés similaires conviennent également. 71 10674 9 2083601 REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'équilibrage automatique de roues, destiné à être utilisé, en association avec des roues de véhicule du type ayant des pneus gonflables montés sur une Jante de forme et di-5 mensions prédéterminées,ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un tube annulaire de section sensiblement rectangulaire, ayant un profil extérieur formé et dimeiisionné pour s'ajuster dans ladite jante,, avec un espacement prédéterminé par rapport à cette dernière; une pluralité de rouleaux sensiblement 10 cylindriques ayant une masse prédéterminée, dimensionnée pour s'ajuster avec jeu dans ledit tube et pour rouler librement le long de ce dernier; un liquide d'amortissement remplissant partiellement le tube, lesdits rouleaux ayant un poids spécifique supérieur à celui du liquide; et une pluralité de moyens de mon-15 tage pouvant être placés à intervalles espacés le long du tube, pour fixer ce dernier à la roue avec un écartement prédéterminé par rapport à la jante. 2.- Dispositif d'équilibrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la roue et la jante présentent, en coupe, une 20 forme comprenant un élément de paroi latérale plat, situé dans un plan, normal à l'axe de rotation de la roue, et une paroi de dessus sensiblement plate s'étendant vers l'intérieur normalement à la paroi précédente autour du&it axe de rotation, la paroi latérale et la paroi de dessus se rencontrant en tin coin de jante 25 ayant un rayon de courbure interne prédéterminé et, en ce qu'un élément de coin du tube a, en section, un rayon de courbure inférieur à celui du coin de jante, de façon à définir un espacement égal prédéterminé avec elle, quand le tube est fixé en position sur là jante. 30 3.- Dispositif d'équilibrage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le tube est constitué par un profilé en matériau thermoplastique mis en forme annulaire, un manchon extérieur liant les extrémités du tube bout à bout. 4-.- Dispositif d'équilibrage selon l'une des revendications 35 1 ou 2, caractérisé en ce que les rouleaux sont en acier et en ce que le fluide d'amortissement est de l'huile.