Brevet FR2471598A1 — publié le 19810619

La présente invention concerne les procédés et appareils de fabrication de roues et des roues équili- brés, et plus précisément elle concerne la correction de l'excentricité et des variations des forces radiales dans une roue munie d'un bandage pneumatique. Un problème qui se pose depuis longtemps con- cerne la fabrication de roues et de bandages pneumatiques qui, lorsqu'ils sont assemblés, tournent régulièrement au- tour de leur axe de rotation. Les forces créées par toute variation circonférentielle de la carcasse du bandage pneumatique ou par les fauxronds du bandage ou de la roue provoquent des vibrations qui sont la cause d'un méconten- tement des clients et de plaintes non négligeables contre les fabricants d'automobiles. La tendance actuelle qu'ont les fabricants à utiliser des pressions accrues de gon- flage des pneumatiques et des véhicules plus petits afin que le rendement énergétique soit accru, augmente l'acuité du problème si bien que l'uniformité de l'ex- centricité et de la varation des forces appliquées à l'ensemble formé par une roue et un bandage a pris plus d'importance que dans le passé. La technologie actuelle de la fabrication des roues est telle que cellesci peuvent être maintenant fabriquées avec de très faibles variations sur l'excen- tricité ou le rayon des'sièges des talons des bandages pneumatiques. Cette caractéristique est obtenue par perçage des orifices ou trous de montage de boulons et de pilotage d'axes formés dans le disque de la roue après assemblage du disque et de la jante et lorsque les sièges des talons sont serrés en position fixe, coaxialement à l'outil de perçage. Cependant, les fabricants de bandages pneumatiques ne peuvent pas fabriquer en grandes séries des bandages pneumatiques ayant une uniformité corres- pondante. Au contraire, les bandages pneumatiques fabri- qués continuent à présenter des variations importantes des forces radiales dans des conditions dynamiques du fait des variations d'élasticité et d'épaisseur de la carcasse du bandage, etc. Récemment, certains fabricants d'automobiles ont commencé à fairesubir des essais de rotation ou dyna- miques à chaque bandage pneumatique associé à une roue, avec détermination des maximum et/ou mininum du premier harmonique de variation radiale du bandage et des maximum et/ou minimum du premier harmonique de l'excentricité moyenne de la roue, avant montage du bandage sur la roue de manière que les harmoniques aient tendance à se com- penser. Cette opération, correspondant à un montage adap- té, prend manifestement du temps et est coûteuse. Les fabricants d'automobiles ont proposé aux fabricants de bandages pneumatiques d'effectuer des tests dynamiques sur chaque bandage et de marquer la carcasse, par exemple sur une paroi latérale, à l'emplacement du maximum ou du minmum du premier harmonique de la variation de force radiale. Cependant, le problème de l'adaptation des bandages ainsi marqués à des roues tournant régulièrement reste à résoudre. L'invention concerne un procédé de fabrication de roues et un appareil destiné à la mise en oeuvre d'un tel procédé, permettant la localisation du maximum ou du minimum du premier harmonique de l'excentricité du siège des talons, à un emplacement angulaire identifiable pré- déterminé sur la roue, si bien que la technique de montage adapté, décrite précédemment et nécessitant la vérifica- tion individuelle de chaque roue, n'est plus nécessaire. L'invention concerne aussi l'adaptation de l'excentricité ainsi localisée à une valeur nominale prédéterminée qui correspond à une compensation pratiquement totale du pre- mier harmonique de la variation de force radiale dans une roue portant un bandage pneumatique. L'invention concerne aussi un procédé et un appareil de fabrication de roues qui réduit l'excentricité de l'axe du trou central de la roue par rapport à l'axe du cercle passant par les bou- lons. Plus précisément, l'invention concerne la for- mation intentionnelle des orifices de montage de boulons et/ou de pilotage d'axe dans un disque de roue suivant un axe qui est décalé par rapport à l'axe moyen des siè- ges des talons, en direction et en quantité prédéterminées afin que le maximum ou le minimum du premier harmonique de l'excentricité des sièges des talons soit localisé circonférentiellement près d'un emplacement choisi de la jante de la roue. Dans un mode de réalisation avantageux, le minimum du premier harmonique de l'excentricité se trouve pratiquement dans un quadrant centré sur le trou- de passage de la valve de la jante. Un bandage pneuma- tique marqué à l'emplacement du maximum du premier har- monique de la variation de force radiale peut alors être monté sur la roue selon l'invention de manière que les harmoniques du bandage et de la roue soient complémen- taires et aient ainsi tendance à s'annuler. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur le- quel: - la figure l est une élévation d'un ensemble comprenant une roue et un bandage pneumatique, réalisé selon-l 'invention - la figure 2 est une coupe illustrant la fa- brication de la roue dé la figure 1, suivant la ligne 2- 2 de la figure 3; et - la figure 3 est une vue schématique en plan de l'outillage représenté sur la figure 2 et destiné à _la fabrication d'une roue selon l'invention. La figure 1 représente un bandage pneumatique ayant subi des essais préalables, c'est-à-dire avant son montage sur la roue 12, afin que les variations de force radiale soient déterminées, dans des conditions dynamiques de fonctionnement. Ces essais peuvent être effectués par un fabricant de bandages pneumatiques, comme indiqué précédemment,par montage et gonflage du bandage pneumatique sur une roue d'essai, par rotation du bandage gonflé contre une roue de charge, et par me- sure de l'amplitude et des emplacements de variation de la force radiale appliquée par le bandage pneumatique. L'emplacement circonférentiel d'un extremum du premier harmonique de la variation de force radiale, c'est-à-dire du maximum ou du minimum, est alors identifié par mise en oeuvre des techniques classiques d'analyse de Fourier, et cet emplacement est repéré comme indiqué par la réfé- rence 14 sur la figure 1, sur le flanc du bandage pneu- matique à proximité du talon 16. Dans la description qui suit, on suppose que des repères 14 assurent la localisa- tion du maximum du premier harmonique de la variation des forces radiales. La roue 12 comporte une jante 18 ayant les sièges habituels 20, 22 distants axialement (figure 2) et destinés à loger les talons d'un bandage, et un dis- que 24 porté à l'intérieur de la jante 18 et destiné-au montage de la roue sur un véhicule. Le disque 24 et la jante 18 sont fabriqués séparément au profil voulu puis assemblés l'un sur l'autre, le disque 24 étant fixé de façon permanente à la jante 18, par exemple par em- manchement à force et soudage ou par mise en oeuvre d'autres procédés de raccordement. Les profils parti- culiersde la jante et du disque représentés sur les des- sins sont donnés à titre purement illustratif et n'en- trent pas dans le cadre de l'invention. Lorsque la jante et le disque ont été assem- blés comme décrit précédemment, la roue 18 est placée dans un dispositif 26 de montage à poinçon représenté sous une forme en partie schématique sur les figures 2 et 3 et destiné à former le trou central 28 de pilotage de disque et des trous 30 de passage de boulons. Selon l'invention, l'axe central 32 du trou central et/ou des boulons (et de préférence des deux) qui guident la roue 12 sur la structure de montage du véhicule,est décalé par rapport à l'axe central moyen 34 des sièges 20, 22 des talons, formés dans la jante, d'une distance d'excen- tration 36 et dans une direction calculée empiriquement telles que le minimum du premier harmonique de l'excentra- tion des sièges des talons soit adjacent à un emplacement prédéterminé de la jante. De préférence, ce minimum se trouve pratiquement dans le quadrant qui contient le trou 38 de passage de la valve, c'est-à-dire dans le secteur qui s'étend sur 45 de part et d'autre du trou de passage de la valve, ce trou constituant un point commode de référence sur la roue. La caractéristique précitée est obtenue par disposition de la roue 12 dans le dispositif 26 de monta- ge de manière que la partie centrale du disque 24 repose sur le bloc 44 formant matrice. Plusieurs mâchoires 46 mobiles en direction radiale (figure 3) de préférence au nombre de douze comme indiqué par les références 46A à 46L, sont alors fermées contre la jante 18 jusqià ce que les parties 48, 50 formant les contacts supérieur et inférieur de chaque mâchoire 46 coopèrent avec les sièges correspondants 20, 22. De préférence, la roue 12 est placée de manière que le trou 38 de la valve se trou- ve sur une mâchoire prédéterminée, c'est-à-dire la mâ- choire 46D sur la figure 3. Les mâchoires 46A à 46L main- tiennent ainsi fermement la roue 12 par serrage et déter- minent l'axe central moyen 34 des sièges. Un ensemble 52 à poinçon ayant un axe central 32 et portant un ar- rangement circulaire de poinçons 54 destinés à percer et former les trous 30 de passage des boulons (figures l et 3) et un poinçon central 56 destiné à percer et former le trou central 28 de pilotage, est alors abaissé contre la partie centrale du disque 24 afin que les trous de passage des boulons et central soient percés et formés. Lors du fonctionnement de l'appareil selon l'invention, une roue 12 est placée dans le dispositif 26 de montage et les mâchoires 46A à 46L sont réglées individuellement d'après un diamètre nominal de 356 mm (pour une roue de 356 mm) dans les positions du tableau qui suit: TABLEAU 46A 46B 46C 46D 46E 46F 46G 46H 46I 46J 46K 46L 48 0 0 -0,2 -0,2 -0,2 0 0 -0 +0,2 +0,2 +0,2 0 0 0- -0,2 -0,2 -0,2 0 0 0 +0,2 +0,2 +0,2 0 dans lequel les valeurs indiquent l'écart, en millimètre, des contacts de chaque mâchoire, le signe - indiquant un déplacement vers le centre de la roue et le signe + un dé- placement vers l'extérieur. Il faut noter en particulier, dans le mode de réalisation avantageux de mise en oeuvre de l'invention, que des groupes opposés comprenant au moins une mâchoire de serrage, sont décalés par rapport à l'axe central de l'outillage 44, 52 de poinçonnage, symétriquement par rapport au trou de passage de la valve. On peut obtenir ce résultat, sur un appareil classique de formation de roue, par déplacement radial des axes du poinçon 52 et de la matrice 44. Cependant, les mâchoires de serrage sont normalement réglables individuellement dans les appareils de poinçonnage de roues disponibles dans le commerce, bien que l'alignement entre l'outillage supé- rieur et inférieur 52, 44 de poinçonnage soit plus déli- cat. En conséquence, il est préférable que toutes les mâchoires soient d'abord centrées sur l'axe du poin- çon 52, et que la position de serrage des groupes ap- prouvés d'une ou plusieurs mâchoires, c'est-à-dire des mâchoires 46C à 46E et 46I à 46K soit décalée physique- ment en direction radiale par rapport à l'axe de poin- çonnage. Sur 200 roues ainsi fabriquées, le premier harmonique radial moyen mesuré par rapport à l'axe du trou central 28 de pilotage est de 0, 36 mm, avec un écart quadratique moyen de 0,76 mm. La plage la plus avantageuse pour cette valeur est comprise entre 0,12 et 0,5 mm. Sur 95 % des roues, le minimum du premier harmonique se trouve dans une plage angulaire de 60 . Sur 100 % des roues, le minimum se trouve dans une plage de 850 entre 350 et 750, le trou de la valve étant con- sidéré comme représentant 0 , tous les angles étant mesu- rés dans le sens anti-horaire sur la roue ayant l'orienta- tion indiquée sur la figure 3. L'excentricité moyenne des axes des trous des boulons et de pilotage est de 0,38 mm. La description qui précède montre que, bien que l'excentricité moyenne et la valeur du premier harmo- nique soient accrues au-delà des valeurs qui seraient souhaitables par ailleurs, le minimum de l'harmonique est placé près d'un point prédéterminé de la jante, de préfé- rence le trou de passage de la valve. Lorsque le bandage pneumatique 10 est monté sur la roue alors que le repère 11 représentant le maximum se trouve près du trou 38 de la valve, les harmoniques se compensent en totalité ou en partie. Manifestement, le maximum du premier harmoni- que de l'excentricité peut être facilement localisé près du trou de passage de la valve ou à tout autre emplace- ment voulu sur la roue. A la place du trou de passage de la valve comme repère identifiable visuellement pour le maximum ou le minimum de l'harmonique prédéterminé, on peut aussi marquer la jante au cours de l'opération de formation de trous, avec des repères permettant l'identificationdu centre de la zone angulaire dans laquelle se trouve le maximum ou le minimum de l'harmonique, d'après le réglage de l'outillage précité de perçage et de poinçonnage. A cet égard, il faut noter que l'opé- ration de "formation" de trous doit être considérée sous une forme très large, recouvrant des opérations de per- çage ou équivalentes permettant la formation d'orifices, notamment des opérations postérieures au perçage telles que la mise en forme ou le poinçonnage nécessairespour que les orifices aient la forme finale voulue. 2471 598 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un ensemble comprenant une roue et un bandage pneumatique, caractérisé en ce qu'il comprend (a) l'utilisation d'une roue ayant une jante délimitant des sièges de talons destinés au montage d'un bandage pneumatique, et un disque monté à l'intérieur de la jante, (b) la formation dans le disque d'au moins un orifice de montage de la roue sur-un véhicule, cet orifi- ce étant excentré par rapport à l'axe moyen des sièges des talons, dans une direction prédéterminée afin qu'un point prédéterminé du premier harmonique de l'excentrici- té radiale de la roue occupe un emplacement choisi circon- férentiellement sur la roue, et (c) le montage. sur la roue d'un bandage pneu- matique qui a été marqué, à un emplacement circonférentiel correspondant à un point prédéterminé du premier harmoni- que d'une caractéristique radiale du bandagede phase -opposée à celle du point prédéterminé du premier har- moniqpe de l'excentricité de la roue,de manière que le premier harmonique du bandage soit complémentaire du premier harmonique de la roue et permette la formation d'un ensemble comprenant une roue et un bandage ayant une rotation régulière. 2. Procédé selon la revendication 1, destiné au montage d'un bandage pneumatique qui a été essayé préala- blement afin que la variation des forces radiales soit déterminée, ledit procédé étant caractérisé en ce que le bandage pneumatique est monté sur la roue, dans l'étape (c),de manière que le premier harmonique de l'excentricité de la roue soit complémentaire du premier harmonique de la variation des forces radiales du bandage pneumatique. 3. Procédé de fabrication d'un ensemble compre- nant une roue et un bandage pneumatique, ayant d'excel- lentes caractéristiques de rotation, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend (a) l'utilisation d'une roue ayan't une jante et un disque, la jante ayant des sièges pour les talons d'un bandage pneumatique et le disque ayant des orifices de montage centrés sur un axe qui est excentré par rap- port à l'axe moyen des sièges de logement des talons, d'une quantité prédéterminée afin qu'un extremum du pre- mier harmonique de l'excentricité de la roue soit adja- cent à un emplacement prédéterminé-de la jante, et (b) le montage, sur les sièges de la jante, d'un bandage pneumatique ayant des repères indiquant un extremum du premier harmonique de la variation de force radiale dans le bandage pneumatique, avec une phase op- posée à celle de l'extremum du premier.harmonique de l'excentricité radiale, les repères du bandage pneu- matique étant adjacents radialement auxdits points pré- déterminés de la jante de la roue si bien que l'excen- tricité de la roue a tendance à compenser la variation de force radiale dans le bandage pneumatique et à former un ensemble roue-bandage pneumatique qui tourne réguliè- rement. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les orifices de montage formés dans le disque sont disposés excentriquementpar rapport aux sièges des talons, d'une quantité prédéterminée de manière que l'ex- tremum de l'excentricité se trouve pratiquement dans un quadrant circonférentiel de la roue qui est centré sur l'emplacement prédéterminé sur la jante. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 et 4, caractérisé en ce que l'emplacement prédéterminé sur la jante correspond à un orifice de passage d'une valve. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 et 4, caractérisé en ce que les orifices de montage formés dans le disque sont réalisés par disposition de la roue dans un dispositif de poinçonnage ayant des mâchoires mobiles radialement et qui, lorsqu'elles sont fermées, sont des- tinées à coopérer avec les sièges de logement des talons, et un poinçon mobile axialement et destiné à former les orifices, le procédé comprenant la fermeture des ma- choires afin qu'elles serrent fermement les sièges d'une manière telle que l'axe des sièges est décalé par rapport à l'axe central du poinçon, puis le déplace- ment du poinçon vers le disque afin qu'il perce les orifices. 7. Procédé destiné à améliorer les caractéris- tiques de rotation d'un ensemble comprenant une roue et un bandage pneumatique, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend (a) le montage d'une roue ayant une jante comportant des sièges circulaires destinés à loger des talons d'un bandage pneumatique, (b) la formation d'au moins un orifice dans un disque de la roue, dans la roue montée, afin que la roue puisse être pilotée lorsqu'elle est disposée sur une structure de montage de roue de véhicule, ledit ori- fice du disque au moins étant formé sur un axe qui est décalé par rapport à l'axe des sièges d'une quantité et dans une direction prédéterminées telles qu'un extremum du premier harmonique de l'excentricité de la roue est adjacent circonférentiellement à un emplacement prédéter- miné de la jante, (c) l'utilisation d'un bandage pneumatique ayant un premier harmonique des variations des forces radiales, (d) le marquage du bandage pneumatique à un emplacement circonférentiel correspondant à un extremum du premier harmonique des variations des forces radiales, cet extremum ayant une phase opposée à celle de l'extre- mum du premier harmonique de l'excentricité, et (e) le montage du bandage pneumatique sur la roue, l'emplacement marqué sur le bandage pneumati- qu-e étant pratiquement aligné radialement sur l'em- placement déterminé de la jante de manière que le premier harmonique de l'excentricité et le premier har- monique des variations de force radiale se compensent au moinsen partie. 8. Ensemble comprenant une roue et un bandage pneumatique, caractérisé en ce qu'il est formé par mise en oeuvre duprocédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1, 3 et 7. 9. Appareil de formation d'orifices de montage dans une roue de véhicule ayant une jante (18) délimitant des sièges (20, 22) de logement de talons d'un bandage pneumatique, et un disque (24), l'appareil comprenant une série de mâchoires (46) de serrage des sièges (20, 22), circonférentiellement, et un dispositif (52) mobile en translation suivant un premier axe afin qu'il-forme des orifices dans le disque d'une roue serrée par les mâ- choires (46), ledit appareil étant caractérisé en ce que les mâchoires (46) sont disposées par paires de ma- choires opposées radialement, l'une des paires au moins (46D, 46J) étant centrée dans la position de serrage de la roue, sur un second axe décalé par rapport au premier axe de manière que la roue soit serrée excentri- quement par rapport au premier axe si bien que les ori- fices (30) formés dans le disque (24) de la roue par le dispositif mobile (52) sont excentrés par rapport à la jante (18).