Brevet FR2113996A1 — publié le 19720630

i 2113996 la présente invention, se rapporte aux roues de véhicule , et elle concerne plus particulièrement des roues fabriquées pratiquement en matière plastique» Selon un aspect de la présente invention, une 5 roue comprend un corps et une jante formés d'un seul tenant en une matière plastique cellulaire et rigide de noyau enveloppée d'une peau de matière plastique à haute résistante et à module élevé» Un élément de renforcement, formant un "bossage 10 central, peut être noyé au moins en partie, dans le corps de la roue» Cet élément de renforcement est de préférence sous forme de disque» Il s'avère être un moyen commode de distribution uniforme des hautes contraintes de charge dans toute la structure composite et il sert aussi à résister aux 15 forces d'écrasement associées aux moyens de fixation de la roue. Par conséquent, l'élément de renforcement peut être en toute matière qui résiste aux forces de compression» On préfère utiliser dans ce "but un métal, et en 20 particulier l'acier» La matière de noyau et l'élément de renforcement sont de préférence bloqués entre eux» On peut y arriver par exemple par collage et/ou par blocage mécanique. Par exemple, l'élément de renforcement peut être foré pour 25 former une cale pour la matière de noyau» En variante, la plaque de métal peut être placée de manière que sa surface intérieure soit liée à la peau extérieure rigide. Les roues, avec ou sans éléments de renforcement, peuvent être fabriquées par des techniques de mou-30 lage par injection ou par des techniques de dépôt manuelles ou semi-automatiques» La matière de la peau peut être une matière moulable par injection de haute résistance et de module élevé, par exemple des polyamides d'acétal comme le nylon, 35 les oxydes de polyphénylène, les polyacétates, les poly- sulfones, les polyuréthanes ou le polypropylène0 Ces matières peuvent être renforcées par des fibreso D'autres matières que l'on peut utiliser pour produire la peau en utilisant des techniques de dépôt 40940 2 2113996 comprennent les matières thermoplastiques renforcées de fibres que l'on peut former et façonner dans un moule; des composés de moulage en pâte, par exemple des résines de polyester contenant une haute concentration de fibres 5 courtes, habituellement en verre; des composés de moulage en feuille, par exemple des couches de fibres disposées au hasard, habituellement imprégnées de verre avec des résines de polyester insaturées, des résines époxy, etc... Bien que l'on utilise généralement le renfor-10 cernent de verre, on peut utiliser aussi bien d'autres fibres, c'est-à-dire celles de carbone, de bore, d'amiante ou de métal. La matière cellulaire de noyau peut être toute matière moussable, rigide pour moulage par injection, par 15 exemple l'acrylonitrile-butadiène-styrène, les polyuréthanes, les nylons, le polyéthylène de haute densité ou le poly-propylène» En variante, on peut utiliser des compositions moulables, par exemple de polyuréthanes, de polyesters in-saturés ou de résines époxy. 20 Les noyaux cellulaires peuvent être produits par expansion des résines, ou on peut utiliser les résines pour lier des sphères creuses en verre ou en céramique. La matière du noyau et celle de la peau sont de préférence bloquées entre elles de manière sûre. On peut 25 y arriver, par exemple, par collage, fusion ou imprégnation mécanique. La fusion des couches est facilitée par le choix de matières compatibles, par exemple un noyau en nylon expansé avec une peau de nylon renforcée de verre. Dans le but d'augmenter la rigidité de la 30 roue, des contreforts de renforcement peuvent être situés radialement entre le bossage central de la roue et la partie de la jante qui est à l'extérieur de la zone de la roue qui enveloppe le frein. Ces contreforts peuvent comporter toute caractéristique décorative désirée. 35 Un procédé de production des roues selon l'invention consiste à utiliser une technique de moulage par injection, de préférence en un processus à deux étapes. Sans la première étape, on place le disque métallique dans un moule dont la cavité définit la forme et les dimensions de la 40 matière du noyau. On injecte cette dernière et on la durcit 71 40940 5 2113996 rigidement, puis on l'enlève du moule et on la supporte dans un moule de deuxième étape, qui définit la forme et les dimensions de la matière de peau enveloppante. On injecte la matière de peau et on la durcit rigidement avant d'en-5 lever le produit composite final. Un autre procédé de production des roues selon l'invention utilise des techniques de moulage par compression avec des moules à matrices correspondantes, de préférence en un processus à deux étapes. Dans la première 10 étape, on place, s'il est nécessaire, un disque métallique de renforcement dans un moule, dont la cavité définit la forme et les dimensions de la matière du noyau. On coule habituellement cette dernière dans le moule, mais elle peut, en variante, être moulée par injection. 15 On place alors la matière de peau dans un second moule, qui définit la forme et les dimensions de la moitié de roue, par des techniques de pose manuelle ou de pulvérisation, on insère alors le noyau et on applique une autre couche de matière de peau. 20 Oîi moule alors sous pression tout l'ensemble jusqu'à durcissement de la matière de peau. les figures du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif,feront; bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. 25 1a figure 1 est une vue axiale de la roue en regardant du cîté extérieur de celle-ci. La figure 2 est une vue en coupe de la roue. Dans le mode préféré de réalisation représenté, et en se référant à la figure 2, la roue de véhicu-30 le comprend un corps 1 et une jante 2 formés d'un seul tenant à partir d'une matière plastique rigide 4 à basse densité pour noyau enveloppée dans une peau en matière plastique 5 à haute résistance et à module élevé. Un disque d'acier 3 de renforcement contenant des trous 6 35 de placement de fixation de roue est noyé partiellement dans le corps de la roue . Le disque de renforcement est bloqué de manière sûre au corp-s de la roue au moyen de plusieurs trous 8 pratiqués dans la périphérie du disque , qui forment une cale pour la matière de noyau. 40 La figure 1 montre une série de contreforts 40940 4 2113996 de renforcement 7 qui servent à rendre la roue rigide. Ces contreforts sont situés radialement entre le couvercle 9 du moyeu de la roue et la partie de la jante 2 qui est à l'extérieur de la zone 10 qui enveloppe le frein de la 5 roue• Pendant la fabrication de la roue, on utilise un bossage pour positionner la roue dans les moules de la première étape et de la seconde étape. Ce bossage définit le trou 11 dans lequel sera logée par la suite une valve 10 de gonflage. Les exemples non limitatifs suivants servent à illustrer l'invention. EXEMPLE 1 : A# Préparation du noyau. 15 On utilise un moule en bois pour la prépara tion de pièces de noyau moulées expansées. On rend le moule hermétique et on le frotte plusieurs fois avec un papier abrasif avant le moulage , l'herméticité étant effectuée par peinture du moule par un mélange de résine 20 de polyester, 100 parties,de naphtanate de cobalt, 3 parties, et de peroxyde de méthyl-éthyl-cétone, 2 parties, toutes les parties étant en poids. On applique alors un agent de libération siliconique pour moules aux deux moitiés du moule. 25 On prépare ensuite le mélange de mousse suivant, la portion isocyanate étant ajoutée au mélange après agitation pendant 20 secondes en utilisant un agitateur à haute vitesse fonctionnant à 3000 tr/mn s. polyéther amorcé au sucrose (valeur OH = 495) 70 30 polypropylène glycol (poids moléculaire » 400) 30 33$ en poids/volume de triéthylène-diamine dans du dipropylène glycol 0,9 di-isopropyl éthanolamine 1 surfactif de copolymère de silicone polyéther 1 35 agent de soufflage monofluoro-trichlorométhane 8 di-isocyanate de diphényl méthane 115 Après l'addition du di-isocyanate, on agite le mélange pendant 20 secondes à 3000 tr/mn et on verse dans le moule une quantité suffisante pour que, à la fin 40 du moussage, il remplisse juste le moule. On place rapide 71 40940 5 2113996 ment le couvercle sur le moule et on applique de la pression pour le maintenir fermé» Après 10 à 15 minutes, il est facile d'enlever le noyau du moule» On fore alors dans le noyau douze trous de 16 mm de diamètre sur 5 un cercle primitif de 150 mm de diamètre ce qui permet de conférer des résistances supérieures aux zones situées autour des trous de "boulon. On applique alors au noyau moussé terminé un très fin revêtement de la résine utilisée précédemment pour l'herméticité du moulage afin d'empêcher 10 la résine de pénétrer dans les cellules de la mousse pendant les moulages de la moitié de roue» B® Procédé de constitution pour produire une roue industrielle de 10,2 x 20,4 cm. On coupe à un gabarit en forme d''ëtoile" 15 six nappes de feutre de fibres de verre hachées de 700 g / cm • On pose trois couches de feutre de fibres de verre hachées dans le fond du moule, sur lequel on a pulvérisé auparavant un agent de libération pour moule. On applique à chaque nappe cinquante grammes de la même 20 formule de résine de polyester que celle qu'on a utilisée pour sceller le moule en préparation au noyau en mousse, chaque nappe étant entièrement imprégnée avant d'ajouter la suivante. Après achèvement des trois premières nappes, on place le noyau en mousse en position, les premières 25 nappes le maintenant au centre et les trois nappes finales sont ensuite disposées au-dessus du noyau, chacune étant imprégnée comme précédemment de 50 g de résine de polyester par nappe. On verse encore 50 g dans le moule avant fermeture. On ferme le moule sous une force de 8 tonnes, 30 le temps jusqu'à fermeture complète étant d'environ 20 à 30 minutes, ce qui donne suffisamment de temps à l'air pour s'échapper sans pousser la résine à l'extérieur, la résine se gélifie après environ 2,5 heures, mais on laisse la pièce moulée pendant 3,5 heures avant de l'enlever 35 du moule. EXEMPLE 2 : On reproduit l'exemple 1 en utilisant deux nappes de mèche de verre tissé et une nappe de feutre de fibres de verre hachées sur chaque côté du noyau au lieu 40 de trois nappes de mèche de verre tissé. 71 40940 6 2113996 EXEMPLE 3 : On prépare un noyau comme dans l'exemple 1. On pose dans le moule trois nappes de mèche de verre tissé et une couche de feutre de fibres hachées et, 5 après introduction du noyau, on applique encore deux couches de feutre de fibres hachées, les additions de résine étant d'environ 50 g pour chaque nappe. On ferme alors le moule et la résine se gélifie comme décrit dans l'exemple 1. EXEMPLE 4 : 10 On pose dans le moule deux couches de tissu de verre unidirectionnel avec des fibres perpendiculaires l'une à l'autre, séparées par une couche de feutre haché. On introduit un noyau comme décrit dans l'exemple 1 et on applique deux autres couches de feutre de fibres hachées. 15 Chaque couche de renforcement est imprégnée d'environ 50 g de résine. On moule alors la moitié de roue dans les conditions décrites dans l'exemple 1. EXEMPLE 5 : On répète l'exemple 1 en utilisant une pièce 20 d'insertion en métal de 170 mm de diamètre et de 1,6 mm d'épaisseur, comportant douze trous de 6,3 mm de diamètre sur un cercle primitif de 150 mm de diamètre. On l'introduit au-dessus des couches imprégnées de feutre de fibres hachées avant l'insertion du noyau de mousse. On produit des moitiés 25 de roue comme décrit dans l'exemple 1. EXEMPLE 6 : On répète l'exemple 1 en utilisant une pièce d'insertion en métal de 170 mm de diamètre et de 1,6 mm d'épaisseur, comportant douze trous de 6,3 mm de diamètre 30 sur un cercle primitif de 150 mm de diamètre, que l'on introduit dans le noyau de mous3e préparé en coulant le mélange pour noyau de l'exemple 1 dans le moule pour noyau, ladite pièce d'insertion métallique étant placée dans la moitié de fond du moule. On prépare alors des moitiés de 35 roue selon l'exemple 1, procédé B« On boulonne chacure des moitiés de roue des exemples 1 à 6 à une moitié de roue en acier de dimensions semblables à travers douze trous, de 6,3 mm de diamètre sur un cercle primitif de 150 mm de diamètre. 40 On monte un pneumatique et une chambre à air pouvant 40940 2113996 7 2 résister à une pression de 21 kg / cm , on fait le vide d'abord dans les ensembles terminés, puis on pompe de l'eau sous pression jusqu'à éclatement . On enregistre les pressions d'éclatement et on compare dans le tableau 5 suivant à celle d'une roue d'acier classique. TABLEAU Roue Pression d'éclatement 2 (kg/cm ) Exemple 1 16,5 10 « 2 14s7 i» 5 13,3 4 12,6 5 15,3 6 15>7 15 Roue d'acier ^ 71 40940 8 2113996 REVENDICATION S 10- Roue, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps et une jante formés d'un seul tenant en une matière plastique cellulaire et rigide de noyau enveloppée d'une 5 peau de matière plastique à haute résistante et à module élevé. 2.« Roue selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un élément de renforcement, formant un bossage central, est noyé au moins en partie dans le corps de la 10 roue. 3«-Roue selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'élément de renforcement est fait de métal. 4.- Roue selon les revendications 2 et 3, caractérisée en ce que le noyau et l'élément de renforce-15 ment sont bloqués entre eux de manière sûre par liaison. 5»" Roue selon les revendications 2 et 3» caractérisée en ce que le noyau et l'élément de renforcement sont bloqués entre eux mécaniquement. 6.- Roue selon la revendication 5, caracté-20 risée en ce que l'élément de renforcement est perforé afin de former une cale pour la matière du noyau. 7.- Roue selon le»revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'élément de renforcement est placé de manière que sa surface intérieure soit liée à la 25 matière de la peau. 8.- Roue selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisés en ce que la matière de la peau est une matière plastique moulable par injection de haute résistance et à module élevé. 30 9.- Roue selon la revendication 8, caracté risée en ce que la matière plastique moulable par injection est choisie parmi les polyamides d'acétal, les oxydes de polyphénylène, les polycarbonate s, les polysulphones, les polyuréthanes et le polypropylène. 35 10.- Roue selon l'une quelconque des reven dications 1 à 7, caractérisée en ce que les matières de la peau sont appropriées à être moulées en utilisant des techniques de dépôt. 11.- Roue selon la revendication 10, carac-40 térisée en ce que les matières de la peau comprennent 71 40940 9 2113996 des matières plastiques thermodurcissables, des composés de moulage en pâte ou des composés de moulage en feuille. 12„- Roue selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisée en ce que les matières 5 de la peau sont renforcées par des fibres. 13.- Roue selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'on utilise des fibres de verre, de carbone, de bore, d'amiante ou de métal. 14«- Roue selon l'une quelconque des reven-10 dications 1 à 13, caractérisée en ce que la matière du noyau est une matière, plastique moulable par injection, moussable et rigide. 15»- Roue selon la revendication 14, caractérisée en ce que les matières moulables par injection 15 sont choisies parmi les copolymères d'acrylonitrile- butadiène-styrène, les polyuréthanes, le nylon, le poly-éthylène de haute densité et le polypropylène. 16o- Roue selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que les matières du 20 noyau sont des compositions que l'on peut couler. 17»- Roue selon la revendication 16, caractérisée en ce que les compositions que l'on peut couler sont choisies parmi les polyuréthanes, les polyesters insaturés et les résines époxy. 25 18«- Roue selon l'une quelconque des re vendications 1 à 17, caractérisée en ce que le noyau et la peau sont bloqués ensemble de manière sûre par liaison ou par imprégnation mécanique. 19o- Roue selon la revendication 18, carac-30 térisée en ce que le noyau et la peau sont des matières compatibles. 20.- Roue selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisée en ce que des contreforts de renforcement.sont situés radialement entre le bossage 35 central de la roue et la portion de la jante qui est à l'extérieur de la zone de la roue qui enveloppe le frein»