Brevet FR2521884A1 — publié le 19830826

4- PROCEDE DE FABRICATION DE ROUES EN ALLIAGE LEGER POUR VEHICULES AUTOMOBILES EN GENERAL ET ROUES OBTENUES PAR CE PROCEDE Il est connu que l'actuelle technologie de fabrication de roues en alliage léger est orientée vers la production de roues monolithiques obtenues par moulage ou par matriçage à chaud. Toutefois, ces procédés ne permettent pas d'obtenir des allégements sensibles par rapport aux roues en acier. En effet, une roue en acier ayant des dimensions en pouces de 5 x 13 pèse environ 6,5 7,0 Kg, tandis que la même roue réalisée en alliage léger pèse environ 5,5 6,0 Kg, de sorte que l'allégement obtenu n'est pas supérieur à % On connait également un procédé de fabrication de roues en alliage léger identique au procédé utilisé pour la fabrication de roues avec voile en acier, suivant lequel la jante est obtenue par roulage d'une virole fermée par une soudure longitudinale extérieure Si d'un côté ce pro- cédé offre des avantages considérables du point de vue de la réduction du poids total des roues, de l'autre il pré- sente l'inconvénient de la soudure longitudinale de la jante qui, tout en étant techniquement réalisable, néces- site un cycle d'usinage plus complexe que le cycle de soudure effectué sur une jante en acier. Parmi les différentes caractéristiques que doivent présen- ter les roues des véhicules automobiles, les plus impor- tantes sont un poids et un moment d'inertie limités, ainsi qu'une rapide déperdition de la chaleur engendrée par le disque ou tambour de frein, généralement appliqué au moyeu de la roue. Il est également connu que les roues pour véhicules auto- mobiles comprennent la jante, sur laquelle est monté le pneumatique, ainsi qu'un voile plein ou ajouré, ces der- niers éléments pouvant être réalisés indépendamment de la jante et ensuite assemblés à cette dernière, ou bien être intégrés avec la jante et le moyeu. L'état actuel de la technique dans ce secteur d'activité est de préférence orienté vers la fabrication de roues en alliage léger, notamment pour l'équipement des voitures automobiles, car ces roues répondent le mieux aux impéra- tifs techniques cités auparavant. Suivant cette orientation, on connait actuellement des roues en alliage léger, moulées par pression, soit moulées à basse pression ou bien centrifugées, dont le poids est de peu inférieur aux roues matricées en acier. On connait également des roues monolithiques matricées en alliage léger Toutefois la diffusion de ce type de roues est limité par leur coût élevé, car, tout en présentant des bonnes caractéristiques mécaniques, supérieures à celles des roues moulées, leur prix de revient est d'environ le double de ces dernières. Afin d'éliminer ces inconvénients, la présente invention a pour but de réaliser un procédé de fabrication de roues en alliage léger, constituées par deux éléments réalisés séparément et sucessivement assemblés: la jante et le moyeu d'un seul tenant avec le voile ou disque. Un autre but de l'invention est celui de réaliser des roues en alliage léger en deux parties permettant l'as- semblage d'une gamme étendue dans des limites préfixées - de jantes ayant des largeurs et des profils de gorge différents, en fonction des différentes sections trans- versales du pneumatique, avec des voiles ou disques de dimensions normalisées de manière à réduire les prix de revient par rapport aux roues monolithiques moulées pour lesquelles il est nécessaire de prévoir autant de moules que l'on veut obtenir de gorges de largeurs différentes. Un autre but de l'invention est celui de réaliser des roues en alliage léger, notamment pour véhicules automo- biles, d'un poids total minimum grâce au matériau utilisé, et avec des jantes qui ne nécessitent aucune soudure lon- gitudinale extérieure. Ces buts sont atteints selon la présente invention par un procédé de fabrication de roues pour véhicules automobiles, caractérisé par le fait que chaque jante est réalisée par roulage et calibrage d'un segment cylindrique de dimensions préfixées, obtenu à partir d'un tube extrudé, de sorte que la jante finie ne nécessite aucune soudure longitudinale et est dépourvue de solutions de continuité tout au long de son développement extérieur, tandis que le voile est calé dans la circonférence intérieure de la jante, laquelle circonférence présente un rebord annulaire radial de rete- nue en direction du moyeu, obtenu par roulage et faisant office d'épaulement pour le dos du voile, c'est-à-dire pour la partie extérieure ou face visible de la roue, tandis que du côté intérieur ou non visible de la roue le bord du voile est solidement bloqué sur le cercle au moyen d'une soudure circonférencielle, en obtenant ainsi les avantages économiques dont on a parlé précédemment, ainsi que les avantages techniques qui vont être décrits ci-après. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, donnée ici en regard des dessins annexés, sur lesquels les figures designées avec A, B, C, D, E, F, G, H illus- trent les différentes phases essentielles qui constituent un cycle connu de fabrication de jantes à partir d'un flan de tôle de dimensions appropriées; les figures 1, 2, 3 et 4 représentent les phases es- sentielles qui constituent un cycle complet de fabrica- tion de jantes en alliage léger selon l'invention, avec l'emploi de segments cylindriques obtenus à partir de tubes extrudés la figure 5 est une vue de face partielle du coté intérieur d'une roue selon l'invention; la figure 5 a, analogue à la figure 5, montre le coté extérieur de cette même roue; la figure 6 est une vue en coupe radiale à une échelle agrandie de cette même roue, suivant la ligne II-Il de la figure 5. Comme déjà dit, les figures de A à H des dessins montrent les différentes phases d'un cycle de fabrication connu de jantes pour roues automobiles obtenues à partir d'une bande de tôle d'aluminium -al de longueur, largeur et épaisseur préfixés. La première phase du cycle de fabrication prévoit par conséquent le découpage de la bande -al; la deuxième phase est constituée par une opération de calandrage (fig B) destinée à transformer cette même bande en une virole -a 2 ouverte le long d'une généra- trice extérieure; la troisième phase (fig C) est constituée par une opération de matriçage destinée à aplatir tangentiel- lement en -a 3 ladite virole de manière à rendre plus facile le soudage des bords de jonction et la sucessi- ve élimination du cordon de soudage; la quatrième phase du cycle de fabrication (fig D) consiste à souder par scintillement les bords de jonction de la virole; la cinquième phase du cycle (fig E) consiste à effec- tuer les opérations suivantes: élimination de l'excédent du cordon de soudage, calibrage de la virole -a 5 fermée, contrôles techniques et dimensionnels de la jante; la sixième phase du cycle de fabrication (fig F) consiste en une opération de roulage destinée à réaliser sur la jante une gorge -a 6 permettant le logement du pneumatique; la septième phase (fig G) consiste en une seconde opération de roulage destinée à former les bords paral- lèles de la jante enfin, la huitième et dernière phase du cycle de fabri- cation consiste à renfermer la jante -a 8 dans un moule ou matrice associée à une presse hydraulique de manière à réaliser les plans d'appui -b du pneumatique ainsi que la gorge -c de retenue de ce dernier sur la jante. En substance, ce procédé connu de fabrication des jantes nécessite un cycle d'usinage qui comprend huit phases sucessives parmi lesquelles le soudage par scintillement, opération pour laquelle il est indispensable de disposer d'une soudeuse d'un prix élevé et une machine à calandrer pour les bandes de tôle provenant de la cisaille. Les machines nécessaires sont les suivantes: une presse pour façonner les extrémités à souder; une machine pour éliminer les cordons de soudage; des appareils pour le contrôle des soudures. Coiformément au procédé selon l'invention, et dans le but d'éliminer les frais d'achat des machines citées plus haut et par conséquent de réduire le coût final des roues automobiles, les jantes selon l'invention sont fabriquées à partir de tubes extrudés à chaud, d'une épaisseur identique à celle de la t 6 le utilisée pour la fabrication des jantes soudées, suivant un cycle de fabrication comprenant quatre phases sucessives représentées sur les figures de 1 à 4, à savoir figure 1: découpage du tronçon cylindrique -a-, d'une hauteur préfixée, à partir d'un tube extrudé d'alliage léger figure 2 premier roulage pour former la gorge -d- de logement du pneumatique, suivant un profil asymétri- que, comme décrit ci-après; figure 3: seconde opération de roulage pour le formage des rebords -e extérieurs et parallèles de la jante; figure 4: calibrage des plans -g d'appui et de la gorge -f de logement du pneumatique. Grâce au procédé selon l'invention, les phases du cycle de fabrication des jantes peuvent être réduit de 50 % par rapport à celles du cycle de fabrication de ces mêmes jantes à partir de bandes de tôle. D'autre part, ce procédé permet d'éliminer l'utilisation d'une soudeuse, tandis que l'installation de cisaillement de la tôle est remplacée par une installation de tronçon- nage par roulage des segments cylindriques, opération qui ne comporte aucune chute de matériaux. Les jantes obtenues avec le procédé qui vient d'être décrit sont ensuite assemblées et soudées à des voiles matricés à chaud, comme décrit ciaprès en regard des figures 5 et 6, sur lesquelles la référence 1 désigne le moyeu de la roue, réalisé d'un seul tenant avec le voile 2 et calé dans la jante 3. Selon l'invention, la jante 3, d'une largeur -L préfixée, est dotée d'un relief radial 4, s'étendant circonféren- ciellement vers l'axe de la roue Ce relief est obtenu par roulage et fait office d'épaulement d'arrêt contre lequel vient se bloquer le dos 5 de la bande annulaire a qui fait partie du voile ou disque 2 et qui est calée dans la zone centrale 3 a de la jante 3. Le bord frontal de la bande annulaire 5 a est fermement bloqué dans son siège, par rapport à la zone 3 a de la jante, au moyen d'une soudure 6 qui s'étend périphéri- quement sur toute l'extension angulaire de chaque sec- teur du bord du voile, si celui-ci est ajouré, tandis qu'en cas de voile plein ou disque 2, la soudure 6 s'étendra sur tous les 3600 du bord frontal de ce même disque. Dans l'exemple représenté, la référence 7 désigne les trous de positionnement de la roue sur les goujons fixes du flasque de l'axe destiné à recevoir cette même roue, tandis que la référence 8 désigne les trous pour les boulons de fixation La référence 9 désigne d'autre part les lumières passantes du voile ajouré 2, qui pourront évidemment avoir des dimensions et un profil différents de ceux qui sont représentés sur la figure, tandis que la référence 10 désigne des nervures radiales de ren- forcement prévues sur ce même voile 2. Sur la figure 6, la référence 11 désigne un trou de valve et les références 12, 12 a des bords parallèles et juxtaposés de la jante 3, profilés en fonction du profil transversal du pneumatique destiné à être monté sur la jante. Les avantages obtenus par la structure de roue qui vient d'être décrite sont les suivants 8 2521884- la jante 3 ne nécessite aucune soudure ni aucune opé- ration de tournage ou autres opérations mécaniques de finition, contrairement à ce qui se produit pour les roues en alliage léger moulées ou matricées d'une seule pièce la déformation plastique de l'alliage d'aluminium, à travers laquelle on obtient la jante, provoque un écrouis- sement du matériau qui a pour effet d'augmenter sa résis- tance aux sollicitations à part le trou ll pour le passage de la valve du pneu- matique, la gorge périphérique de la jante ne présente aucun autre perçage, par exemple pour des rivetages, ni aucune aspérité qui rendraient difficile l'emploi de pneumatiques sans chambre à air. Enfin, la caractéristique principale des roues obtenues par le procédé selon l'invention, réalisées en alliage en aluminium, par rapport à des roues identiques réalisées en acier, réside dans leur diminution de poids, de l'ordre d'environ 40 S par rapport à ces dernières, sans pour autant que les caractéristiques de résistance à la fatigue s'en trouvent dégradées, et ce avec une réduction du prix de revient par rapport aux roues monolithiques matricées en alliage léger. Comme déjà dit, la largeur -L de la jante 3 varie en fonction de la section transversale du pneumatique desti- né à être monté sur la roue, tandis qu'un m 6 me voile 2, ajouré ou plein, pourra dans des très larges limites être associé à des jantes 3 de largeur -L et de profil différents. Ainsi, les deux éléments qui forment la roue sont consti- tués par une jante 3, réalisée facilement et rapidement avec des segments cylindriques obtenus à partir d'un tube extrudé et par un voile plein ou ajouré 2, obtenu d'un seul tenant par matriçage à chaud et sucessivement calé et bloqué dans la jante comme décrit précédemment. La description qui précède fait apparaître clairement les caractéristiques du procédé et des roues pour véhicules en alliage léger selon l'invention, lesquels se caracté- risent en substance par une pluralité d'avantages tech- niques et économiques. Revendications 1 Procédé pour la fabrication de roues en alliage léger, notamment pour véhicules automobiles, caractérisé par le fait que chaque roue comprend deux parties assemblées l'une à l'autre, et plus précisément une jante obtenue à partir d'une section cylindrique découpée dans un élément tubulaire extrudé en alliage léger, et un voile, ajouré ou plein, associé à ladite jante par emmanchement dans le sens axial dans cette dernière et au moyen d'une soudure périphérique entre les deux parties. 2 Procédé de fabrication de roues en alliage léger selon Ia revendication 1, caractérisée par le fait que chaque jante est obtenue à partir d'un élément cylindrique découpé dans un tube extrudé à travers un cycle d'usinage qui comprend une opération de roulage et une opération de calibrage. 3 Roues en alliage léger, notamment pour véhicules auto- mobiles, selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'elle comprend deux éléments, et plus précisé- ment un voile ( 2), plein ou ajouré, obtenu par matriçage à chaud d'un seul tenant avec un moyeu ( 1) et une jante ('3) obtenue à partir d'une section tubulaire extrudée dans laquelle ledit voile ( 2) est calé et bloqué entre une saillie annulaire ( 4) obtenue par roulage dans une po- sition latérale par rapport à la zone centrale ( 3 a) de la jante ( 3) et une soudure ( 6) réalisée entre le bord frontal ( 5 a) du voile ( 2) et ladite zone centrale ( 3 a) de la jante ( 3). 4 Roues en alliage léger selon les revendications 1 et 4, caractérisées par le fait qu'à ce même voile ajouré ou plein ( 2) peuvent être associées des jantes de largeurs (L) différentes, de manière à pouvoir obtenir des roues pouvant recevoir des pneumatiques de différentes sections. Roues en alliage léger selon les revendications 1 et 4, caractérisées par le fait qu'indépendamment de sa largeur (L) et du profil de sa gorge destinée à recevoir le pneu, la jante ( 3) est dotée d'une saillie circonfé- rencielle radiale intérieure ( 4) obtenue par roulage. 6 Roues en alliage léger en deux parties assemblées par emmanchement et soudage, selon la revendication 1, carac- térisée par le fait que la fabrication de chaque roue s'effectue à travers un cycle d'usinage comprenant cinq phases différentes, à savoir découpage transversal, par roulage, d'un segment cylin- drique de tube extrudé; roulage pour le façonnage de la gorge annulaire de la jante; roulage pour la formation des rebords de la jante; calibrage du siège du pneumatique; emmanchement et soudage du voile plein ou ajouré sur la jante. 7 Procédé de fabrication de roues, notamment de roues en alliage léger pour véhicules automobiles comprenant une jante et une partie calée dans cette dernière, et roues obtenues par ce même procédé, selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisées par le fait que chaque jante, obtenue à partir d'un tronçon tubulaire cylindrique découpé dans un tube extrudé en alliage léger, d'un diamètre et d'une épaisseur préfixés, est soumise à un cycle d'usinage comprenant les phases suivantes découpage d'un tronçon cylindrique tubulaire dans un tube extrudé en alliage léger; première opération de roulage pour former la gorge circonférencielle d'appui du pneumatique et la saillie radiale intérieure de retenue du voile calé dans la jante; deuxième opération de roulage pour façonner les bords parallèles de la jante; calibrage des plans d'appui et du siège d'accrochage du pneumatique. 8 Jantes de roues en alliage léger selon les revendications 1 et 6, caractérisées par le fait qu'elles sont obtenues à partir de segments cylindriques tubulaires découpés par roulage et sans chutes de matériau dans des tubes extrudés en alliage léger. 9 Procédé de fabrication de roues en alliage léger pour véhicules automobiles et roues obtenues par ce même procédé selon les revendications qui précèdent, comme décrit et illustré pt pour les buts envisagés.