Brevet FR2598759A1 — publié le 19871120

L invention a pour objet un dispositif pour améliorer le centrage relatif de deux éléments solidairement rotatifs et. particuliérement. vise l ap- plication d un tel dispositif au centrage d une roue d'un véhicule amovible sur son moyeu. Comme on le sait, une roue de véhicule au automobile notamment de tourisme. est fixée sur son moyeu à l'aide d'un certain nombre de vis. au minimum trois, et plus souvent quatre ou cinq. Ces vis sont munies dune tete fraisée à leur partie voisine du filetage qui coopere avec un trou aussi fraisé qui forme un siège conique complémentaire ménagé dans le voile de la roue. Lorsqu'on fixe la roue d'un véhicule sur son moyeu. le centrage de la roue relativement au moyeu est assuré essentiellement par la coopération des deux cones complémentaires mâle et femelle de la vis et du voile de roue au fur et à mesure du serrage progressif successif de toutes les vis. Ce sont donc ces cones qui fixent la position finale de la roue sur son moyeu. On conçoit que par rapport à leur position théorique, il existe des écarts géométriques des trous de fixation qui sont ménagés sur le voile de la roue et des trous taraudés sur le moyeu et aussi un faux rond du cone des vis par rapport a l'axe du filetage. Dans ces conditions, une roue théoriquement parfaitement équilibrée tant du point de vue statique que dynamique est habituellement "centrée" avec une excentration relative de 1 ordre du dixiéme de milli métre par rapport au centre théorique de rotation. Si l'on considére une roue d un poids moyen de 10 kg montée avec un tel écart de 1/1Oème de mm. il en résulte un balourd parasite de 100 g/cm. On conçoit en particulier que Si cette roue est 1 une des roues du train avant, il en resulte pour certaines vitesses de rotation qui correspondent a une fréquence de résonnance un certain shimmy dans la direction.Ce shimmy se manifeste par des vibrations intempestives particulièrement désagréables de la colonne de direction qui nuisent tant au confort du conducteur et des passagers qu'a la maitrise du cap selon lequel le véhicule est dirigé. En outre. ces vibrations parasites risquent de desserrer les organes du véhicule. On comprend donc tout l lntéret qu il y a a réduire considérablement les écarts de positionnement dune roue sur son moyeu lors de sa fixation. Actuellement. un précentrage de la roue sur son moyeu au moment de sa mise en place est assuré par la coopération dune collerette de forme cylindrique dont le diamètre est usiné sur le moyeu de la roue et sur laquelle on engage une collerette complémentaire ménagée au centre du voile de la roue. Le problème du centrage d'une roue ne se pose pas seulement lors de sa fixation sur le vehicule. Il existe aussi, au moment de 1 équilibrage tant dynamique que statique d une roue lorsque cette dernière doit entre centrée sur une machine d'équilibrage. Dans un tel cas. le centrage est assuré par un mandrin expansible qui vient en prise sur la collerette du voile de roue, ou bien par une serie de tétons a bout conique qui simulent les vis de fixation. La aussi. il existe des écarts de positionnement de la roue et elle est considérée comme parfaitement équilibre tant dynamiquement que statiquement par rapport å un centre de rotation de la machine d'équilibrage. alors que ce centre de rotation ne sera pas nécessairement en coincidence avec le centre de rotation réel de la roue montée sur son moyeu. On voit donc qu'il y a un problème important de centrage qu'il y a donc lieu de régler de manière que l'axe réel de rotation de la roue, qu'elle soit montée sur une machine q équilibrage ou sur son moyeu, coincide reellement avec l'axe geométrique de la roue. L'invention a pour but de résoudre ce problème de la conservation du centrage relatif de deux éléments devant tourner solidairement et amovibles l'un par rapport a l'autre. L'invention a pour objet un dispositif pour améliorer le centrage relatif de deux éléments amovibles solidairement rotatifs qui se montent l'un sur l'autre par emboitement l'une dans l'autre de deux collerettes, màle et femelle. qui équipent chacune respectivement l'un d'eux et qui se fixent l'un sur 1 autre a l'aide de vis a téte fraisée traversant des trous a siège conique ménagés dans l'un des éléments et se fixant dans l'autre. Ce dispositif comprend au moins trois doigt élastiques équidistants agences a la periphérie de l'une des collerettes et destines a venir serrer elastiquement l'autre des collerettes lors de leur emboitement pour assurer sans Jeu le centrage relatif des deux elements. Le dispositif selon l'invention trouve une application au centrage des roues d'automobile où l'un des éléments est le voile d'une roue et l'autre de ces éléments un moyeu. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront -a la lecture de la description qui suit et ressortiront de l'examen du dessin ou - la Fig.1 est une coupe axiale partielle, suivant la ligne I-I de la Fig.2 d'une roue de véhicule fixée sur un moyeu ; - la Fig.2 est une vue de face partielle d'un mode de réalisation d'un voile de roue selon l'invention - la Fig.3 est une coupe partielle suivant le plan A-A de la Fig.2 ; - la Fig.4 est une vue d'une variante d'exécution de l'invention représentant un moyeu de roue vu de face : et - la Fig.5 est une coupe suivant la ligne A-A de la Fig.4. On décrira un mode de réalisation de l'in- vention dans son application au montage d'une roue d'automobile sur un moyeu. Sur la Fig.1, n'est représenté que ce qui contribue directement ou indirectement a l'invention. Comme on le voit sur la coupe de la Fig.1. une extrémité d'essieu 100 comprend une fusée porteuse 110 que traverse un arbre 120 muni a sa périphérie de cannelures 121. Sur l'arbre 120. est monté un moyeu 200 par l'intermédiaire de cannelures complémentaires 221. L'arbre 120 et le moyeu 200 sont maintenus l'un sur l'autre grace à un montage a écrou 122 et rondelle 123 comme il est classique. Le moyeu 200 est monté dans la fusée porteuse creuse 110 par l'intermédiaire d'un roulement 130. Comme on le voit, l'extrémité extérieure du moyeu 200 présente une couronne ou collerette 230 usinée qui sert de portée de centrage et un flasque d'appui plan aussi usiné 250. Le flasque 250 présente des perçages 204 taraudés régulièrement répartis dont on expliquera par la suite le role. Ce flasque est aussi muni de deux trous 241 pour le passage de vis 151 de fixation d'un tambour ou d'un disque de frein 140. Sur le moyeu que l'on vient de décrire, se fixe une roue dont seul le voile 300 est représente. Cette roue est faite d'un voile qui présente des trous de fixation 310 regulièrement répartis dont le nombre et la position correspondent aux perçages taraudés 204. Ces trous de fixation sont fraisés de manière a présenter un siège conique 320. Ce voile présente aussi une collerette 330 de centrage. Comme on l'a indiqué précédemment au moment du montage de la roue sur son moyeu. on engage la collerette de centrage 330 du voile de roue sur la collerette complémentaire 230 du moyeu et. après mise en regard des trous 310 et des perçages 204, on engage des vis de fixation 400 dans les trous et on les visse dans les perçages. Ces vis présentent habituellement une tète a six pans 410 fraisée qui présente un cône 420. Lorsqu'on assemble définitivement la roue sur le moyeu, on serre successivement chacun des boulons progressivement.Dans les dispositifs classiques de ce type, du fait de la gravité qui exerce son action, la roue a tendance a prendre une position excentrée du fait du jeu de montage qui existe entre les collerettes male et femelle du moyeu et de la roue, et le centrage n'est assure que par les portees coniques de la tete de la vis et du siège du trou de fixation. Les tolérances d'usinage. aussi bien dans la position des différents trous et perçages que dans la position des éléments côniques par rapport aux axes geométriques des trous et les jeux des filetages font qu'il n'y a jamais ou pratiquement jamais coincidence des axes géométriques de rotation du moyeu et de la roue.Quelle que soit donc la qualité de l'équilibrage qui a été assuré, avec aussi des problèmes de tolérance et d' cart dans le centrage de la roue, sur la machine d'équilibrage avant son montage sur véhicule, il est clair qu'on ne retrouve ramais la coincidence des axes de rotation et qu'il en résulte un balourd. Comme on l'a indiqué, l'invention vise a re médier a ces inconvénients grâce au dispositif selon l'invention. On se reportera maintenant aux Fig.2 et 3 où on a représenté un mode de réalisation de l'invention appliqué à une roue d'automobile dont le voile est réalisé en tole d'acier emboutie de 3 a 4 mm d'épaisseur. Comme on le voit, sur la collerette 330 on a agencé des doigts ou linguets élastiques 331 en pratiquant des encoches ou échancrures 332. Dans ce mode de réalisation, les échancrures ont une profondeur de l'ordre de 5 mm et se terminent par un rayon d'environ 8 mm. Comme on le voit dans ce mode de réalisation, la largeur des doigts élastiques et des échancrures sont pratiquement égales. En observant plus particulièrement la Fig.3. on voit que les doigts présentent une certaine inclinaison en direction du centre. L'inclinaison qui est donnee aux doigts est telle qu'au moment ou la roue est engagée sur le moyeu, ils fléchissent progressivement au moment de la mise en contact avec la collerette 230 et assurent ainsi un serrage élastique sans Jeu. La longueur des doigts et leur inclinaison par rapport a l'axe sont telles qu entre leur position au repos lorsque la roue est libre et leur position lorsque la roue est engagée et fixée sur le moyeu. leur extrémité fléchisse d'un dixième de millimètre environ. Il est clair que l'on utilise au moins trois doigts élastiques. La force élastique de serrage de la roue sur son moyeu est ajustée pour obtenir un positionnement précis et reproductible sans pour autant que la force nécessaire pour monter ou démonter ma nuellement la roue soit trop élevée. On ajuste la grandeur de cette force de serrage en utilisant le nombre de doigts, leur largeur, la profondeur des échancrures et la cote de déformation des linguets, des doigts et tout ceci, bien sûr, en fonction des propriétés mécaniques de la tôle utilisée pour faire le voile de roue. De préférence, le fond des échancrures est arrondi de manière a ne pas engendrer de fissurations du fait des phénomènes de fatigue. Ces échancrures sont obtenues soit par découpe préalable du flan à partir duquel on emboutit le voile de roue, soit par usinage d'un voile déjà embou ti. Pour parfaire le centrage que l'on obtient grâce au dispositif selon l'invention et ne pas le détruire lors du serrage successif et progressif des vis, il est clair qu'il y a lieu d'utiliser des fraisages dont l'angle soit le plus grand possible, Il est classique d'utiliser des vis à tete fraisée et des trous côniques dant l'angle est de 60'. Plus l'angle est grand. moins la composante radiale qui se développe au moment du serrage sera importante. On voit donc que Si l'on utilise des cônes de plus de 120', la tendance au décentrement du fait de la poussée latérale exercée lors du serrage, diminuera et à ce moment, le centrage qu'exerce le dispositif selon l'invention sera conserve. On se reportera maintenant aux Fig.4 et 5 qui présentent une autre variante d'exécution de l'invention. Comme on le voit dans ce cas, les doigts ou linguets élastiques sont ménagés sur la collerette 230 du moyeu. Les doigts ou linguets élastiques 231 sont formés à la périphérie de la collerette au moyen d'encoches 232. Le moyeu est habituellement fait en acier forgé ou coulé. Les encoches 232 sont alors soit venues de moulage. soit forgées, soit encore usinées dans la collerette. En examinant en particulier la Fig.5, on voit que l'élasticité des doigts est obtenue en ménageant une gorge 233 dans leur base. La profondeur d'usinage de la gorge 233 permet d'ajuster 1'é- lasticité du doigt et aussi l'amplitude de sa déformation. Comme on le voit. là aussi les doigts elastiques sont inclinés mais à l'opposé du centre. Pour faciliter l'engagement de la collerette du voile de roue sur la collerette du moyeu, on peut chanfreiner l'extrémité des doigts pour leur donner de l'entrée. Comme on l'a indiqué à propos du mode de réalisation précédent. l'importance de la force élastique peut être réglée en utilisant. par exemple, les différents paramètres que l'on a indiqués. On observera que ce second mode de réalisation permet de centrer avec précision et exactitude tous les types de roues y compris celles coulées en aluminium. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour améliorer le centrage relatif de deux eléments (200, 300) solidairement rotatifs qui se montent l'un sur l'autre par em boitement 1l'une dans l'autre de deux collerettes (230, 330) màle et femelle équipant chacune respectivement l'un d'eux et qui se fixent l'un sur l'autre a l'aide de vis (400) à tète fraisée (420) traversant des trous (310) a siège conique (320) ménagés dans l'un des éléments et se vissant dans l'autre, caractérisé en ce qu'il comprend au moins trois doigts élastiques (231, 331) équidistants agencés a la périphérie de l'une des collerettes et destinés à venir serrer élastiquement l'autre des collerettes lors de leur emboîtement pour assurer sans jeu le centrage relatif des deux élé- ments. 2. Dispositif selon la revendication 1, ca ractérisé en ce que les doigts sont délimités par des échancrures pratiquées à la périphérie de la collerette. 3. Dispositif selon la revendication 1, ca ractérisé en ce que l'amplitude de la flexion du doigt mesurée à son extrémité est de l'ordre de 0,1 mm, 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que l'élément (300) dont la collerette est munie de doigts élastiques est en tole emboutie et en ce que les échancrures (332) sont a fond arrondi. 5. Dispositif selon la revendication 4, ca ractérisé en ce que les échancrures (332) sont faites par emboutissage ou usinage. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que l'élément (200) dont la collerette est munie de doigts élastiques est en acier forgé ou coulé, et en ce que les doigts (231) sont creusés à leur base d une gorge (233) intérieure qui leur confère leur élasticité, 7. Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 au centrage des roues d'automobile ou l'un des éléments est le voile d une roue et l'autre des éléments un moyeu.