Brevet FR2599304A1 — publié le 19871204

JANTE DE ROUE POUR VEHICULE A DEUX ROUES. La présente invention concerne les jantes des roues d'un véhicule à deux roues. Un véhicule à deux roues, tel qu'une bicyclette ou une motocyclette, est généralement muni d'un système de freinage comportant un patin de frein qui peut être appuyé contre une jante de roue pour provoquer l'arrêt de la rotation de la roue par frottement. Sa capacité de freinage dépend dans une large mesure du coefficient de frottement entre le matériau dont est constituée la jante, comme par exemple un alliage d'aluminium, et le caoutchouc dont est constitué le patin de frein. Ce coefficient de frottement diminue si la jante ou si le patin de frein est mouillé par de la pluie, etc. Cela a pour conséquence 15 que le système de freinage ne fonctionne pas de façon satisfaisante. Diverses tentatives ont été faites pour obtenir, même dans le cas o ces éléments sont mouillés, un meilleur coefficient de frottement qui est proche de la valeur 20 pouvant être obtenue lorsqu'ils sont secs. Parmi celles-ci, on peut citer (1) la méthode consistant à rendre rugueuse la surface de la jante, (2) l'utilisation d'un patin de frein ayant une surface de frottement de forme spéciale sur laquelle aucune pellicule d'eau ne se forme, et (3) 25 la réalisation du patin de frein à partir d'un matériau sélectionné de manière appropriée, dont on peut attendre qu'il donne un coefficient de frottement suffisamment élevé, même s'il est mouillé. Cependant, toutes ces tentatives ne sont pas acceptables. La méthode mentionnée en (1) ci-dessus nécessite une opération d'usinage longue et fastidieuse. Néanmoins, on ne peut pas s'attendre à ce qu'un effet puisse persister pendant une longue période car la jante devient de nouveau lisse en un temps relativement court par 35 usure. Les méthodes indiquées en (2) et (3) sont toutes deux sensées utiliser une jante de surface lisse. Par conséquent, une pellicule d'eau est susceptible de se former entre les surfaces de frottement de la jante et du patin de frein et provoque le phénomène d'aquaplaning. L'invention a donc pour but de fournir une jante pour véhicule à deux roues pouvant offrir de manière aisée et fiable un coefficient de frottement suffisamment élevé pour assurer au système de freinage des performances saisfaisantes même s'il est mouillé en cas de pluie, ou à toute autre occasion. L'invention a également pour but de fournir une jante de roue pour véhicule à deux roues pouvant être réalisée à faible coût. L'invention a encore pour but de fournir une jante de roue pour véhicules à deux roues ayant une sur15 face traitée de grande durabilité. Ces buts sont principalement atteints par une jante dont une surface est en contact avec un patin de frein et qui est au moins partiellement recouverte d'une couche de métal et/ou de céramique appliquée par pulvé20 risation. D'autres caractéristiques et avantages de L'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation latérale d'une jante de roue de l'invention; - la figure 2 est une section tranversale agrandie de la jante de l'invention; - la figure 3 est une vue semblable à celle de 30 la figure 2, mais représentant un autre mode de réalisation de la présente invention; - la figure 4 est une vue semblable à celle de la figure 2, mais représentant encore un autre mode de réalisation; et -- la figure 5 est une microphotographie représentant une section transversale d'une couche appliquée 3 2599304 par pulvérisation. Conformément à la présente invention, une couche de métal et/ou de céramique appliquée par pulvérisation est formée sur au moins une partie de la surface d'une jante avec laquelle un patin de frein est mis en contact. Il n'existe aucune limite particulière à la configuration de l'élévation latérale ou de la section droite de la jante à laquelle l'invention peut être appliquée. La figure 1 représente à titre d'exemple l'élévation latérale d'une jante 1 de l'invention. Certaines configurations de la section droite sont représentées à titre d'exemple dans les figures 2 à 4. La figure 2 représente une jante, par exemple de type fendu, la figure 3 représente une jante profonde de type WM et 15 la figure 4 représente une jante profonde de type MT. Il n'existe pas non plus de limite particulière aux matériaux pouvant être utilisés pour réaliser la jante de l'invention. Il est possible d'utiliser l'un quelconque des métaux qui sont couramment utilisés pour réaliser des 20 jantes de roues pour véhicules à deux roues. On préfère cependant le fer, l'acier inoxydable, l'aluminium ou un alliage d'aluminium. La couche appliquée par pulvérisation est formée au moins partiellement sur la surface de la jante 1 avec laquelle le patin de frein est mis en contact. Plus précisément, elle est formée sur des parties A et/ou B de la surface de la jante, comme l'illustrent les figures 2 à 4. Elle est formée sur la jante d'une roue avant ou arrière ou sur les jantes des deux roues, selon le cas. La couche peut être réalisée à partir d'un métal tel que Al, Ti, B, Cr, Mo, Ta, Fe, Si, W, Co, Ni, Zn ou Y, ou un alliage de ceux-ci. En variante, elle peut être formée à partir d'un matériau céramique sélectionné parmi les oxydes, les nitrures, les carbures ou les boru35 res de ces métaux etc. Comme exemples particuliers des oxydes métalliques, on citera Al203, l'alumine grise, TiO2, Cr203, SiO2, ZrO2, Y203, MgO et CaO. L'alumine grise est un oxyde essentiellement constitué d'A1203 et contenant une petite quantité de TiO2, etc. Comme exemples particuliers des nitrures de métaux, on citera 5 AlN, TiN, Si3N4, ZrN et BN. Comme exemples particuliers des carbures de métaux, on citera TiC, SiC, WC, ZrC, Cr3C2 et B4C. Comme exemples particuliers des borures de métaux,"on citera TiB2, ZrB2 et MoB2. En variante, il peut s'agir d'une couche combinée de métal et de céra10 mique. Elle peut être réalisée à partir de l'un ou de plusieurs de ces métaux (ou alliages) et matériaux céramiques. Le SHOCOAT, qui est la marque déposée d'un matériau déposé par plasma produit par SHOWA DENKO CO., LTD., du Japon, et une poudre appliquée par pulvérisation, produite par DAIICHI METECO CO., LTD., du Japon, sont des exemples de matériaux pouvant être avantageusement utilisés pour effectuer-l'application par pulvérisation de l'invention. Aux fins de l'invention, on préfère en particulier 20 utiliser un matériau de revêtement céramique ou un matériau de revêtement ayant une haute teneur en céramique, pour des raisons de résistance à l'usure. Il est souhaitable d'utiliser, entre autres, du A1203, un composite d'AL 203 et de TiO2, de l'alumine grise, du TiO2, du WC, etc. Il 25 n'existe pas de limitation particulière à la forme du matériau de revêtement pouvant être utilisé. Il peut s'agir d'une poudre, d'un fil ou d'une barre, ou toute autre forme adaptée au dispositif utilisé pour le pulvériser. Il n'existe pas non plus de limitation particulière au-procédé pouvant être utilisé pour pulvériser le matériau. On peut par exemple utiliser un procédé de revêtement par pulvérisation au plasma, à l'arc, à la flamme ou à détonation. La couche appliquée par pulvérisation peut avoir une épaisseur de 20 à 300 microns. On préfère une épais- 2599304 seur de 50 à 150 microns. Si cette épaisseur est trop faible, elle ne permet pas de fournir les résultats améliorés recherchés par la présente invention. Si cette épaisseur est trop importante, la couche est susceptible de se détacher de la surface de la jante. Au cas o on utilise un matériau céramique, il est possible de former une couche déposée par pulvérisation ayant une adhérence améliorée si le matériau céramique est pulvérisé sur une surface de jante portant une sous-couche de matériau métallique pour application par pulvérisation. Un composite du nickel et de l'aluminium, du nickel et du chrome, ou du molybdène, du nickel et de l'aluminium, sont les matériaux de souscouches préférés. La couche reste efficace pendant une 15 longue période, étant donné que le matériau céramique confère un degré de résistance à l'usure très élevé et que son adhérence est améliorée par le matériau métallique sous-jacent. La couche appliquée par pulvérisation confère 20 une finition satinée à la surface de la jante. La rugosité de la surface de jante satinée dépend du matériau abrasif utilisé, de sa taille de particule, des conditions d'abrasion, de la taille des particules du matériau de revêtement par pulvérisation qui est utilisé, et des conditions d'application par pulvérisation. La surface de jante satinée peut avoir une rugosité moyenne Ra de 2,0 à 12,0 microns. On préfère en particulier une valeur de Ra de 2,0 à 5,0 microns. La couche appliquée par pulvérisation peut ou 30 non avoir une surface polie. Si elle possède une surface polie, elle peut éviter plus efficacement un éventuel blocage de la roue pouvant se produire dans le cas d'une action de freinage excessive. La surface de la couche appliquée par pulvéri35 sation a généralement un degré de rugosité très élevé, qui dépend du matériau abrasif utilisé, de sa taille de particule, des conditions d'abrasion, de la taille de particule du matériau d'application par pulvérisation utilisé, et des conditions d'application par pulvérisation. Conformément à l'invention, la couche est de pré5 férence polie jusqu'à avoir une rugosité moyenne Ra de 0,3 à 4,0 microns. On préfère en particulier une plage de Ra d'environ 2,0 à 3,5 microns. Une surface trop lisse -ne permet pas d'améliorer de façon satisfaisante le coefficient de frottement entre la jante et le patin de frein lorsqu'ils sont mouillés. Une surface trop rugueuse peut provoquer un patinage de la roue et est également susceptible de conduire à une forte usure du patin de frein. La couche peut être polie par n'importe quel procédé approprié, sans aucune limitation particulière. 15 A titre d'exemple, on peut la polir manuellement en utilisant un tissu ou un papier abrasif, ou une pierre à aiguiser formée d'alumine, de carbure de silicium, de diamant, etc. On peut également utiliser une machine de polissage à sec ou au mouillé. Un inhibiteur de corrosion peut être appliqué à la couche déposée par pulvérisation. Un agent ou une huile antirouille, un agent hydrofuge, etc. , peut servir-d' inhibiteur de corrosion. L'agent antirouille peut être sélectionné soit parmi des composés organiques, soit parmi des composés inorganiques. Comme exemples particuliers on citera un agent tensioactif, un activateur de la série des amines, un composé organique du soufre, le monooléate de sorbitan, un ester phosphorique d'alcool supérieur, un dérivé d'imidazole, un sel de dicyclohexyle ammonium, un sel d'acide gras d'une amine, un sulfonate de pétrole calcique et un phosphate. L'huile antirouille est un mélange d'agent antirouiLle et d'une huile ou d'un solvant, telle que de l'huile à broche, de l'huile de paraffine ou une autre huile minérale, ou du t-richlorétha35 ne. Un silicone ou une fluororésine peut par exemple être utilisé comme agent hydrofuge. 7 2599304 La surface satinée de la couche appliquée par pulvérisation présente des saillies qui rompent l'éventuelle pellicule d'eau qui se forme entre la jante et le patin de frein lorsqu'ils sont mouillés, et empêche ainsi que se produise un éventuel phénomène d'aquaplaning. Par conséquent, la jante et le patin de frein permettent d'atteindre un coefficient de frottement amélioré entre eux, qui est pro.che de celui que l'on peut obtenir lorsqu'ils s-ont secs. La surface revêtue par pulvérisation de la jante peut être polie de façon à former une surface de glissement ayant une multiplicité de saillies qui sont suffisamment longues pour être capables de traverser une éventuelle pellicule d'eau, chacune des saillies ayant 15 une très petite surface plate à son extrémité. Les saillies peuvent rompre l'éventuelle pellicule d'eau et empêchent ainsi tout phénomène d'aquaplaning. Comme les saillies se trouvant sur la surface polie sont relativement courtes et présentent des extrémités plates, la 20 surface de glissement du patin de frein est amenée au contact de l'eau se trouvant sur la surface de la jante lors de l'application d'une force de freinage, lorsque le véhicule est exposé à de l'eau. L'eau donne lieu à une certaine diminution du coefficient de frottement 25 entre la jante et le patin de frein. Ils ont alors un coefficient de frottement qui est par exemple de 20 à 30 % inférieur à ce que l'on peut obtenir lorsqu'ils sont secs. Cependant, cette diminution est si faible que l'on peut encore conserver une action de freinage efficace, 30 même si la roue et si la surface de la route peuvent également avoir un coefficient de frottement plus faible lorsque la surface de la route est mouillée. Par conséquent, on peut appliquer une force de freinage de même intensité que par beau temps, même en cas de pluie sans 35 que cela ne conduise à un patinage de la roue. La jante de roue de la présente invention permet au système de freinage de fonctionner efficacement et empêche ainsi toute éventualité d'accident sans demander au conducteur du véhicule une concentration inutile sur les conditions de la surface de la route, même par temps pluvieux. La jante de l'invention peut être réalisée à faible coût, étant donné que le revêtement par puLvérisation de sa surface destiné à la rendre satinée ne demande que peu de temps et qu'une petite quantité de travail. La couche appliquée par pulvérisation présente 10 généralement une résistance au décollement d'au moins 300 kg/cm2 et peut, par conséquent, résister à une longue période d'utilisation sans diminution des performances du système de freinage qui aurait pu résulter de sa fragmentation ou de son décollement. Il est particuliè15 rement efficace d'utiliser un matériau céramique pour réaliser la couche appliquée par pulvérisation, étant donné qu'il peut produire une surface satinée pouvant conserver un haut degré de résistance à l'usure pendant une longue période. En outre, la couche appliquée par 20 pulvérisation présente une résistance à la corrosion fortement améliorée et ne conduit à aucune formation de rouille si elle est revêtue ou imprégnée d'un inhibiteur de corrosion. La figure 5 est une microphotographie repré25 sentant une section droite d'une couche appliquée par pulvérisation formée par utilisation d'alumine grise contenant 96 % d'alumine et 2,3 % d'oxyde de titane. Comme le montre clairement cette figure, la couche présente des pores. La porosité d'une couche déposée par pulvérisation 30 dépend du matériau de revêtement et du procédé utilisés, mais elle est généralement de 3 à 15 %. Les exemples non limitatifs suivants sont donnés à titre d'illustration de l'invention. Le coefficient de frottement apparaissant dans les exemples a été déterminé 35 en faisant tourner un disque auquel on avait fixé un patin de frein de bicyclette, en plaçant sur celui-ci un disque de matériau à tester, en y appliquant une charge, en mesurant la force de frottement obtenue et en divisant la force de frottement par la charge. EXEMPLE 1 Un échantillon a été préparé par pulvérisation au plasma d'un alliage de nickel et de chrome afin de former une sous-couche ayant une épaisseur de 20 microns sur un disque de fer, et par pulvérisation au plasma d'un composite d'alumine et d'oxyde de titane pour former une 10 couche superficielle ayant une épaisseur de 60 microns, sur la couche inférieure. L'échantillon présentait une surface satinée ayant une rugosité moyenne Ra de 4,3 microns. Le tableau 1 montre le coefficient de frottement 15 qui a été mesuré entre l'échantillon et un patin de frein de bicyclette lorsqu'ils étaient mouillés, celui-ci étant exprimé par un indice numérique par comparaison à la valeur de 100 représentant le coefficient de frottement mesuré Lorsqu'ils étaient secs. Le tableau 1 donne les résultats obtenus en appliquant trois valeurs différentes de pression. L'échantillon de l'invention présentait, à l'état mouillé, un coefficient de frottement proche de la valeur obtenue à l'état sec, quelle que soit la pression appliquée. Ces résultats confirment oue la jante de l'invention contribue à l'cb25 tention d'un coefficient de frottement amélioré à l'état mouillé. EXEMPLE 1 COMPARATIF Un disque de fer a été revêtu d'un alliage de nickel et de chrome tel que celui utilisé pour le revêtement d'une jante de roue de bicyclette classique. Ce disque présentait une surface ayant le caractère lisse d'un miroir et une rugosité moyenne Ra de 0,2 microns. Le tableau 1 compare à l'aide d'indices numériques les coefficients de frottement qui ont été mesurés entre l'échantillon comparatif et un patin de 35 frein de bicyclette, à l'état mouillé et à l'état sec. Comme cela apparaît clairement, l'échantilon comparatif présentait, à l'état mouillé, un coefficient de frottement égal à seulement 10 à 15 % de la valeur observée à l'état sec. Par conséquent, il est clair que la jante classique conduit à une diminution spectaculaire des performances du système de freinage à l'état mouillé. TABLEAU 1 Pression (kg/cm2) Etat 2 4 6 EXEMPLE 1 Sec 100 100 100 Mouillé 91 102 107 EXEMPLE 1 Sec 100 100 100 COMPARATIF Mouillé 13 10 15 EXEMPLE 2 Une sous-couche ayant une épaisseur de 20 microns a été formée sur les parois d'une jante de roue en fer pour bicylcette, par pulvérisation au plasma d'un alliage de nickel et de chrome et une couche superficielle ayant 20 une épaisseur de 60 microns a été formée sur celle-ci par pulvérisation au plasma d'un composite- d'alumine et d'oxyde de titane. La surface revêtue par pulvérisation présentait une rugosité moyenne Ra de 4,3 microns. La jante a été utilisée pour le montage d'une 25 bicyclette. Les distances de freinage de la bicyclette ont été étudiées à l'état mouillé et à l'état sec. Des résultats sensiblement identiques ont été obtenus dans ces deux conditions. Ces résultats confirment que la couche céramique appliquée par pulvérisation sur la jante 30 de l'invention contribuent à l'amélioration des caractéristiques du système de freinage à l'état mouillé. EXEMPLE 3 Une sous-couche ayant une épaisseur de 20 microns a été formée sur un disque de fer par pulvérisation 35 au plasma d'un alliage de nickel et de chrome et une couche superficielle ayant une épaisseur de 60 microns a été formée sur celle-ci par pulvérisation au plasma d'un composite d'alumine et d'oxyde de titane. La surface revêtue par pulvérisation présentait une rugosité moyenne Ra de 4,3 microns. Cette surface a été polie à l'aide d'une pierre à adoucir constituée de carbure de silicium vert jusqu'à ce qu'elle ait une rugosité moyenne Ra de 1,5 micron. Le tableau 2 représente le coefficient de frottement qui a été mesuré entre le disque et un patin 10 de frein de bicyclette à l'état mouillé, par un indice numérique comparé à la valeur de 100 représentative du coefficient de frottement à l'état sec. Le coefficient de frottement était inférieur d'environ 20 à 30 %,à l'état mouillé, à la valeur obtenue à l'état sec. Les valeurs obtenues à l'état mouillé diminuent légèrement lorsque la pression (force de freinage) appliquée augmente. Ces résultats confirment que la jante de l'invention contribue à l'amélioration des caractéristiques du système de freinage à l'état mouillé. TABLEAU 2 Pression (kg/cm2) Etat 2 4 6 EXEMPLE 3 Sec 100 100 100 Mouillé 78 76 74 EXEMPLE 4 Une sous-couche ayant une épaisseur de 20microns a été formée sur les parois d'une jante de roue 30 en fer pour bicyclette par pulvérisation au plasma d'un alliage de nickel et de chrome, et une couche superficielle ayant une épaisseur de 60 microns a été formée sur celle-ci par pulvérisation au plasma d'un composite d'alumine et d'oxyde de titane. La surface céramique revêtue 35 par pulvérisation présentait une rugosité moyenne Ra de 4,3 microns. Cette surface a été polie à l'aide d'une pierre à adoucir constituée de carbure de silicium vert jusqu'à ce qu'eLle ait une rugosité moyenne Ra de 1,5 micron. ELLe présentait une rugosité maximale de 3 microns et une rugosité minimale de 1 micron. La jante a été utilisée pour monter une bicyclette. Elle a été soumise à un test de freinage a l'état mouillé. Les résultats ont été comparés à ceux qui ont --été obtenus dans le cas d'une jante ayant une surface revêtue par pulvérisation, non polie. Une distance légè10 rement plus. longue a été nécessaire pour freiner la bicyclette comportant la jante ayant une surface revêtue par pulvérisation et polie, que dans le cas du freinage d'une bicyclette comportant une jante ayant une surface revêtue par pulvérisation non polie. Néanmoins, les résultats obtenus dans le cas de la bicyclette comportant la jante ayant une surface revêtue par pulvérisation et polie étaient tout à fait satisfaisants du point de vue de l'amélioration des performances de freinage. A titre d'exemple, il ne s'est pas produit de dérapage de la roue. 20 Ces résultats confirment que la jante de l'invention contribuent à l'amélioration des performances du système de freinage à l'état mouillé. EXEMPLE 5 Une couche ayant une épaisseur de 100 microns 25 a été formée sur les parois d'une jante de roue en acier inoxydable pour bicyclette par pulvérisation au plasma d'alumine grise contenant 96 % d'alumine et 2,3 % d'oxyde de titane. La surface de la couche appliquée par pulvérisation présentait une rugosité moyenne Ra de 4,3 microns. 30 La surface a étépolie à l'aide d'une roue à lamelles jusqu'à ce qu'elle ait une rugosité moyenne Ra de 2,5 à 3,0 microns. Une huille antirouille a été appliquée sur la surface polie. L'huile était un produit de la BRIDGESTONE CYCLE CO. , LTD. du Japon, connu sous le nom "CYCLE 35 FINISH". Sa composition était la suivante: 1,1,1-Trichloréthane 30 % en poids Solvant hydrocarboné aliphatique 40 % en poids Huile paraffinique 20 % en poids Hydrocarbure lubrifiant 5 % en poids Inhibiteur organique 5 % en poids L'huile a pénétré au travers des pores de la couche appliquée par pulvérisation et a également recouvert la surface des pores. La jante a été utilisée pour le montage d'une 10 bicyclette. Elle a été soumise à un test de freinage à l'état mouillé. Les résultats ont été comparés à ceux qui ont été obtenus à l'aide d'une jante en acier inoxydable ordinaire n'ayant pas de surface revêtue par pulvérisation. La distance nécessaire pour freiner la bicyclette 15 comportant la jante ayant une surface revêtue par pulvérisation était égale au quart de celle qui était nécessaire pour freiner la bicyclette comportant la jante ordinaire. Ces résultats confirment que la jante de l'invention contribue à l'amélioration des performances 20 du système de freinage à l'état mouillé. La jante de l'invention a été soumise à un test de corrosion CASS selon la méthode JIS H8502. Aucune formation de rouille n'est apparue au cours des 48 heures consécutives au début de l'essai. REVENDICATIONS 1. Jante de roue pour véhicule à deux roues caractérisée en ce qu'elle comporte une couche appliquée par pulvérisation formée d'au moins une substance choisie parmi des métaux, des alliages et des matériaux céramiques et couvrant au moins une partie de la surface de la jante avec laquelle un patin de frein est mis en contact. 2. Jante selon la revendication 1, caractérisée en ce que cette couche a une surface satinée. 3. Jante selon la revendication 1, caractérisée 10 en ce que cette couche a une rugosité superficielle moyenne Ra de 2 à 12 microns. 4. Jante selon la revendication 1, caractérisée en ce que cette couche à une rugosité superficielle moyenne Ra de 2,0 à 5,0 microns. 5. Jante selon la revendication 1, en ce que cette couche a une surface polie. 6. Jante selon la revendication 5, en ce que cette surface polie a une rugosité de 0,3 à 4,0 microns. 7. Jante selon la revendication 6, en ce que- la rugosité de cette surface polie 2,0 à 3,5 microns. 8. Jante selon la revendication 1, en ce que cette couche a une épaisseur de 20 25 9. Jante selon la revendication 8, caractérisée caractérisée moyenne Ra caractérisée est de caractérisée à 300 microns. caractérisée en ce que cette épaisseur est de 50 à 150 microns. 10. Jante selon la revendication 1, caractérisée en ce que cette couche est une couche céramique. 11. Jante selon la revendication 11, caractérisée 30 en ce que cette couche se compose d'un matériau céramique sélectionné dans l.e groupe constitué par Al203, un composite d'A1203 et de TiO2, TiO2 et WC. 12. Jante selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une sous-couche métallique appliquée par pulvérisation entre ladite surface de la jante et ladite couche céramique. 13. Jante selon la revendication 1, caractérisée en ce que cette couche est revêtue d'un inhibiteur de corrosion. 14. Jante selon la revendication 13, caractérisée en ce que cet inhibiteur de corrosion est sélectionné parmi un agent antirouille, une huile antirouille et un agent hydrofuge.