Brevet FR2719807A1 — publié le 19951117

La présente invention concerne une jante de roue à rayons ou à batons en matières plastiques composée de charpentes de structure, de flasques de décor, plus particulièrement une jante de roue en matières plastiques de poids léger, de résistances mécaniques élevées, munie de flasques extérieurs interchangeables, d'assemblage simple et pouvant être produite en conditions de fabrication industrielles à coût de revient très réduit. L'invention concerne plus particulièrement des améliorations de conception et d'assemblage de jantes en matières plastiques thermo-injectables, pour lesquelles les optimisations portent sur les gains de poids et les réductions de coût. Les jantes de roues en matières plastiques thermo-injectables sont traditionnellement de conceptions dites monobloc fabriquées à partir d'un seul moule d'injection. De telles conceptions impliquent que les parois latérales constituant la forme extérieure assument également la fonction structure soumise à la majeure partie des sollicitations mécaniques et atmosphériques. Pour cela le matériau utilisé doit répondre au compromis difficilement réalisable groupant de très bonnes caractéristiques mécaniques intrinsèques en flexion en torsion et en fatigue, une excellente tenue aux choc dynamique, une bonne tenue aux agents atmosphériques tout en conservant un bon aspect de surface capable d'accepter des reprises de décorations efféctuées à chaud succeptibles d'engendrer des post-déformations. Pour résister à des sollicitations mécaniques très élevées en conditions d'utilisation, les caractérisques mécaniques intrinsèques du matériau doivent être associées à des moments d'inertie importants donc des épaisseurs de parois importantes pénalisant le poids, le temps de refroidissement de moulage et donc le coût. D'autre part, les jantes déstinées à recevoir des pneumatiques, comportent des contre dépouilles de retenue au niveau du profil de contact des jantes et des pneumatiques. Pour réaliser ces contre dépouilles, les moules d'injection doivent être équipés de chariots amovibles de démoulage, ceci compliquant considérablement la technologie des moules et augmentant ainsi leur coût. Le prix de revient des piéces produites à partir de ces moules se trouve également pénalisé étant donné que des mouvements cinématiques supplémentaires par rapport à un démoulage naturel augmentent le temps de cycle de production. La jante selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Elle comporte en effet deux charpentes de structure internes assemblées par bouterollage à chaud, constituées d'une couronne extérieure, d'une couronne intérieure et de ponts de liaison munis de fenêtres d'encliquetage, le tout formant une ossature supportant les contraintes mécaniques. Sur ces deux charpentes de structure, deux flasques de décor sont encliquetées par des pions destinés à cet effet et par des segments de cordons. Selon des modes particuliers de réalisation - Le profil intérieur de la couronne extérieure des charpentes de structure peut être conçue pour recevoir un pneumatique ou un boyau. - La section de la couronne intérieure des charpentes de structure peut présenter un angle compris entre 10 et 1600 - Les sections des ponts de liaison peuvent etre choisies parmi une gamme de profilés présentant des moments d'inertie adaptés aux contraintes mécaniques exercées. - Les angles formés par les ponts de liaison dans le plan radial de la jante peuvent être compris entre 0 et 90" - Les ponts de liaison peuvent présenter sur leur longueur et dans le plan axial de la jante un angle compris entre 90" et 1800 - Les formes des fenêtres d'encliquetage sur les ponts de liaison peuvent être carrés, rectangulaire, polyligne, circulaires ou ovoïdes. - La couronne intérieure des charpentes de structure peut présenter un chanfrein ou un rayon d'encliquetage. - L'assemblage des charpentes de structure peut être également réalisé par boulonnage, et /ou vissage, et / ou rivetage et I ou collage. - Les pions d'encliquetage des flasques de décor peuvent avoir une section de forme carré, rectangulaire, circulaire ou ovoïde, et peuvent être munis d'ailettes de raidissement - Les segments de cordons d'encliquetage des flasques de décor peuvent être de section partiellement circulaire et / ou partiellement polyligne. Les dessins annéxés illustrent l'invention: - la figure 0, représente en coupe, la jante assemblée selon l'invention - la figure 1, représente de face, une charpente de structure - la figure 2, représente en coupe, un profil pour pneumatique - la figure 3, représente en coupe, un profil pour boyau - la figure 4, représente en coupe, une couronne intérieure - la figure 5, représente en coupe, I'axe axial de la jante et son déport possible - la figure 6, représente en coupe, des profils possibles de ponts de liaison - les figures 7 et 8, représentent de face, les angles possibles entre ponts de liaison - les figures 9, 10, 11, représentent en coupe, les angles possibles sur les ponts de liaison - les figures 12, 13, 14, représentent les fenêtres d'encliquetage et leurs formes possibles - les figures 15, 16, représentent en coupe, les trous et les pions des ponts de liaison - les figures 17, 18, représentent en coupe, le chanfrein et le rayon de la couronne intérieure - les figures 19, 20, 21, 22, représentent en coupe les différents assemblages des charpentes - la figure 23, représente de face, une flasque décor et ses pions d'encliquetage - la figure 24, représente en coupe, une flasque décor et ses pions d'encliquetage - la figure 25, représente en perspective, les points d'injection sur une flasque - les figures 26, 27, représentent en coupe, les formes de pions d'encliquetage - la figure 28, représente en coupe, les segments de cordon d'une flasque En référence aux figures 0 à 22, la jante comporte plusieurs composants en matières plastiques thermo-injectables dont deux charpentes de structure (1) et deux flasques de décor (20) encliquetées et I ou collées sur les dites charpentes. Les deux charpentes de structure (1) sont constituées d'une couronne circulaire extérieure (2), concentriquement une couronne circulaire intérieure (3) est solidaire de la couronne extérieure par l'intermédiaire de ponts de liaison (7) liant le diamètre intérieur (5) de la couronne extérieure (2) au diamètre extérieur (6) de la couronne intérieure (3). Dans la forme de réalisation selon la figure 2, le profil intérieur de la couronne extérieure (2) est déstiné à recevoir un pneumatique, et selon la figure 3 un boyau. ces profils inténeurs sont conformes aux normes européennes ETRTS 1991 et suivantes. Le passage d'une version à une autre s'effectue à partir du même moule d'injection en changeant simplement des secteurs circulaires démontables du moule déterminés par l'angle droit compris entre les axes (n) et (m)des figures 2 et 3, secteurs du moule dont les profils extérieurs correspondent soit à un profil pour pneumatiques, soit à un profil pour boyaux. La couronne extérieur (2) et la couronne intérieure (3) concentriques et liées par les ponts de liaison (7) sont positionnées l'une par rapport à l'autre à une distance pouvant être comprise entre 5 à 120 mm suivant des formes de réalisation différentes. Le nombre, le dimensionnement et la forme de section des ponts de liaison (7) dépendent principalement des différents niveaux de qualité et de nervosités que peut présenter une gamme étendue de jantes différentes. Le nombre de ces ponts (7) peut être compris entre 20 et 60 ponts, la largeur (L) de la figure 6 est comprise entre 5 et 35 mm, les sections sont choisies parmi une gamme de profilés présentant des moments d'inertie adaptés aux contraintes mécaniques exercées, sections de la figure 6 telles les polylignes fermés (b) (profil en U, profil en I, profil rectangulaire) et / ou telles que les courbes fermées (c) (partiellement tubulaire ou cylindrique). Les couronnes circulaires intérieures (3) ont une section en coupe, telle que sur la figure 4, présentant un angle (a) compris entre 10 et 1800 fermé par un segment de ligne courbe et / ou polyligne (4) et dont la valeur est déterminée par les formes de réalisation de jantes à rayons ou de jantes à batons, fonctions non illustrées. En référence aux figures 5 et 5 BIS, la couronne extérieure (2) et la couronne intérieure (3) peuvent être alignées ou décalées axialement d'une distance (h) comprise entre 0 et 80 mm inclus, permettant ainsi soit l'obtention d'une jante à profil dite large, ou bien l'obtention d'une jante dont le pneumatique ou le boyau est décalé axialement par rapport à l'axe central du moyeu de roue. Pour ces formes de réalisation de charpentes de structure à plans axiaux décalés, le moule d'injection comporte des noyaux de formes interchangeables. En référence aux figures 7 et 8, les ponts de liaison (7) forment deux à deux, dans le plan radial de la jante, des angles (X) compris entre 0 et 90" inclus. Une configuration avec des angles de 0", c'est à dire des ponts de liaison parallèles deux à deux, est plus particulièrement déstinée pour une forme de réalisation de jante à rayons. une configuration avec des angles compris entre 0" et 90" est plus particulièrement déstinée pour une forme de réalisation de jante à batons, le sommet de l'angle et son ouverture étant fonction de la largeur des batons. En référence aux figures 9, 10, et 11 les ponts de liaison (7) comportent chacun sur leur longueur et dans le plan axial de la jante un angle (Y) compris entre 90" et 1800 inclus. la valeur de l'angle est fonction de la rigidité en torsion souhaitée sur la jante. En référence à la figure 7, lors de l'injection de la matière plastique dans le moule de charpente de structure au travers des points d'injection (15), les fronts de matière en torsion (16) progressent de part et d'autre pour se solidariser en fin d'injection en des lignes de soudure (17) et (18). Un choix judicieux de l'emplacement des points d'injection (15) dans les charpentes notament sur les ponts de liaison (7), permet de localiser les lignes de soudure (17) et (18) dans les couronnes extérieures (2) et intérieures (3) à mi distance entre les ponts de liaison (7). En référence aux figures 12, 13 et 14 les ponts de liaison (7) comportent des fenêtres d'encliquetage (8) dans l'épaisseur des parois, fenêtres de forme carrée, rectangulaire, polyligne, circulaire ou ovoide. Les fenêtres d'encliquetage (8) sont particulièrement déstinées à servir à l'encliquetage des pions d'assemblage des flasques de décor sur les charpentes de structure. En référence aux figures 17 et 18, la couronne intérieure (3) comporte sur son diamètre le plus petit, des segments de chanfrein (13) et / ou des segments de rayon (14) concentriques à la couronne intérieure. Ces chanfreins ou ces rayons sont particulièrement déstinés à servir à l'encliquetage des organes d'assemblage des flasques de décor. Suivant les formes de réalisation selon les figures 15 et 16, les ponts de liaison (7) comportent chacun un trou cylindrique (9), et / ou un trou conique (10), et / ou un pion cylindrique (11), et / ou un pion conique (12). Suivant des combinaisons différentes l'assemblage des charpentes de structure peut se faire par boulonnage et / ou par vissage dans les trous (9) et (10) comme le montre la figure 19, et / ou par bouterollage à chaud des pions (11) et (12) figure 20, et / ou par collage des pions (12) figure 21, et / ou par rivetage (19) figure 22. En référence aux figures 23 et 24, les flasques de décor encliquetables et / ou collables sur les charpentes de structure se présentent sous la forme de couronnes (20) circulaires dont la distance (d) entre le diamètre extérieur et le diamètre intérieur est comprise entre 10 et 100 mm, et dont l'épaisseur (e) est comprise entre 0.5 et 8 mm. La surface extérieure (f) visible après encliquetage sur les charpentes de structure est une enveloppe de forme courbe et / ou concave, et / ou de forme à facettes orientées planes. Selon la figure 25, par un choix judicieux de l'emplacement des points d'injection (24) alimentés par des canaux chauffés (22) et (23), les lignes de soudure des fronts de matière en fusion en fin d'injection dans le moule de flasque sont localisées à mi distance entre les pions d'encliquetage (21) des flasques (20). En référence aux figures 26 et 27, les flasques de décor (20) comportent sur la face non visible après encliquetage 20 à 60 pions d'encliquetage (21). Ces pions sont tangents au diamètre extérieur des flasques, et sont de section carré, rectangulaire, circulaire ou ovoide et peuvent être munis d'une ou plusieurs ailettes de raidissement (26) comme le montre la section FF de la figure 27. A l'extrémité libre des pions (21), une augmentation d'epaisseur (25) de section triangulaire, et / ou partiellement circulaire permet d'assurer l'encliquetage après pénétration dans les fenêtres (8) des ponts de liaison (7) des charpentes de structure. En référence à la figure 28, les flasques de décor (20) comportent des augmentations d'épaisseur (27) sous forme de segments de cordons tangents et concentriques au diamètre intérieur des flasques (20). Ces segments sont de section partiellement circulaire et / ou partiellement ovoide et / ou partiellement polyligne. Lors de l'assemblage des flasques (20) sur les charpentes de structure (1) les cordons (27) pénètrent et s'encliquettent dans les chanfreins (13) ou dans les rayons (14) des couronnes intérieures (3) des charpente (1). De façon à éviter d'éventuelles prises de jeux mécaniques sous l'action des vibrations, les pions (21) et / ou les cordons (27) peuvent être enduits d'une colle souple ou rigide de type bi-composants par exemple. Les flasques de décor (20) sont moulés par injection avec une matière choisie parmi les résines acrylonitrile-butadiène-styrène (A B S), ou parmi les résines polystyrèneacrylonitrile (S A N). Les matériaux utilisés pour mouler les charpentes et / ou les flasques comportent en en volume une charge: - comprise entre 5% et 40% de fibres de carbone de longueurs compnses entre 0.1 et 10 mm pour optimiser les modules de flexion, et les poids, - et /ou minérale isotropique comprise entre 0. 1% et 50% pour homogénéiser la répartition des effets causés par les contraintes mécaniques, - et / ou de céramique comprise entre 0.1% et 50% pour optimiser le coefficiant de frottement et donc le freinage, - et / ou de fibres de verre comprise entre 1% et 39%, de longueurs comprises entre 0.1 et 10 mm pour optimiser la résistance en traction et aux chocs, - et / ou d'agents gonflants anti retassures pour favoriser l'aspect, - et / ou d'agents de protection contre l'action des rayons ultra-violet et des intempéries en général pour optimiser la durée de vie des jantes soumises aux sollicitations atmosphériques. La jante selon l'invention est particulièrement déstinée aux cycles tels que vélo de route, de compétition, tout terrains, ainsi qu'aux fauteuils roulants et aux attelages en général ( sulkys par exemple). REVENDICATIONS 1) Jante de roue à rayons ou à batons pour cycles, attelages, fauteuils roulants réalisée en matières plastiques thermo-injectables renforcées, caractérisée en ce qu'elle comporte deux charpentes de structure (1) et deux flasques de décor (20). 2) Jante de roue selon la revendication 1 caractérisée en ce que les charpentes de structures (1) sont assemblées par bouterollage à chaud de pions cylindriques (11) ou coniques (12), à travers de trous cylindriques (9) ou coniques (10). 3) Jante de roue selon la revendication 1 caractérisée en ce que les charpentes de structure (1) sont assemblées par vissage ( Fig. 19) ou par rivetage ( Fig.22). 4) Jante de roue selon la revendication I caractérisée en ce que les charpentes de structure (1) comportent chacune une couronne extérieure circulaire (2) solidaire d'une couronne intérieure circulaire (3) par des ponts de liaison (7). 5) Jante de roue selon la revendication 1 caractérisée en ce que la composition des matériaux utilisés pour les charpentes de structure (1) et pour les flasques (20) comportent de 0,1 % à 40 % d'une charge de fibres de carbone de longueurs comprises entre 0,1 mm et lOmm, ou d'une charge isotropique minérale, ou d'une charge de céramique, ou d'une charge de fibres de verres de longueurs comprises entre O,lmm et lOmm, ou d'un agent gonflant anti-retassure, ou d'un agent de protection contre les rayons ultra-violets, ou de leur mélange. 6) Jante de roue selon la revendication 1 caractérisée en ce que la matière composant les flasques de décor (20) est choisie parmi les résines Acrylonitrile-Butadiène-Styrène (ABS), ou parmi les résines Polystyrène-Acrylonitrile (SAN). 7) Jante de roue selon la revendication I caractérisée en ce que les flasques de décor (20) sont formés d'une couronne circulaire dont la distance (d) entre le diamètre extérieur et le diamètre intérieur est comprise entre I Omm et 1 0Omm , et dont l'épaisseur (e) est comprise entre 0,5mm et 8 mm. 8) Jante de roue selon la revendication 1 caractérisée en ce que les flasques de décor (20) comportent des pions d'encliquetage (21) tangents au diamètre extérieur des flasques (20) de section rectangulaire ou circulaire, pouvant être munis d'une ou plusieur ailettes de raidissement (26), et présentant à leur extrémité libre une augmentation d'épaisseur (25) de section triangulaire ou partiellement circulaire. 9) Jante de roue selon la revendication 1 caractérisée en ce que les flasques de décor (20) comportent sur leur diamètre intérieur des augmentations d'épaisseur (27) se présentant sous forme de cordons de section partiellement circulaire ou partiellement polyligne, tangents et concentriques au diamètre intérieur des flasques (20). 10) Jante de roue selon les revendications I et 4 caractérisée en ce que la couronne intérieures (3) des charpentes de structure (1) comportent des segments de chanfreins (13) ou des segments de rayons (14) sur le diamètre le plus petit de la couronne (3). 11) Jante de roue selon les revendications 1 et 4 caractérisée en ce que les ponts de liaison (7) des charpentes de structure (1) comportent des fenêtres d'encliquetage (8). 12) Jante de roue selon les revendications 1 et 4 caractérisée en ce que la couronne extérieure (2) et la couronne intérieure (3) des charpentes de structure (1) sont alignées ou décalées axialement d'une distance (h) comprise entre 0 et 80 mm. 13) Jante de roue selon les revendications let 4 caractérisée en ce que les ponts de liaison (7) des charpentes de structure (1) forment deux à deux dans le plan radial de la jante des angles compris entre 0 et 900 inclus, et présentent chacun sur leur longueur et dans le plan axial de la jante un angle compris entre 90" et 1800 inclus. 14) Jante de roue selon les revendications 1, 4 et 8 caractérisée en ce que par un choix judicieux de l'emplacement des points d'injection de la matière plastique dans les charpentes de structure (1) et dans les flasques (20), les lignes de soudure (17) des fronts de matière en fusion (16) en fin d'injection dans les moules sont localisées sur les couronnes extérieures (2) et intérieures (3) à mi-distance entre les ponts de liaison (7) pour les charpentes (1), et à midistance entre les pions d'encliquetage (21) pour les flasques (20). 15) Jante de roue selon les revendications 1,8,9,10, et il caractérisée en ce que les flasques de décor (20) sont encliquetés sur les charpentes de structure (1) par l'intermédiaire des pions d'encliquetage (21), des augmentations d'épaisseur (25) et (27), des segments de chanfreins (13), des segments de rayons (14) et des fenêtres d'encliquetage (8). 16) Jante de roue selon les revendications 1 et 15 caractérisée en ce que les surfaces visibles (f) des flasques de décor (20) après encliquetage se présentent sous forme dtenveloppçs convexes ou concaves.