Brevet FR2835206A1 — publié le 20030801

Procédé de réalisation d'une roue pour véhicule terrestre à moteur. La présente invention concerne un procédé de réalisation d'une roue pour véhicule terrestre à moteur comportant un voile de roue et une jante sensiblement cylindrique composée d'un bras court dit extérieur et d'un bras long dit intérieur, le voile de roue étant constitué d'une partie centrale sensiblement plane, comportant une portée qui sert à centrer et à fixer la roue sur un moyeu d'essieu, une montée intérieure sensiblement conique, une autre partie conique inversée définissant avec la montée intérieure un nez de galbe, qui présente un rayon de courbure important, la partie conique inversée, partie arrière du nez de galbe, correspondant à la périphérie du voile de roue. Le domaine concerné est celui des roues pour véhicules légers ou véhicules utilitaires généralement obtenues par fluotournage. Les roues actuelles les plus courantes sont généralement composées de deux éléments distincts, un voile formant un disque et une jante sensiblement cylindrique : - la jante est de forme globale cylindrique mise en forme par roulage et destinée à porter le pneu. - le voile, mis en forme généralement par emboutissage ou fluotournage, relie la jante au moyeu du véhicule automobile. L'assemblage de la jante et du voile est généralement obtenu par soudage, tandis que la liaison avec le moyeu est réalisé par boulonnage. Les différentes opérations de formage donnent en final, un profil de voile de roue généralement constitué de cinq zones circulaires concentriques, qui sont : - la partie centrale, qui sert à fixer la roue sur le moyeu de l'essieu du véhicule, - la montée intérieure conique reliant la partie centrale et le sommet de la roue appelée nez de galbe, - le nez de galbe qui présente un rayon de courbure important, - la partie arrière du nez de galbe sur laquelle se situe des ajourages notamment d'allégement et d'aération pour le refroidissement des freins, - le bord tombé de la partie arrière par lequel est généralement réalisée la liaison soudée du voile de roue avec la jante. L'inconvénient des roues aciers classiques réside dans le fait que le style ne peut être donné que par l'ajout d'un enjoliveur. Par ailleurs, dans le cas des roues d'acier de style de type full face , des problèmes de sollicitations importantes du joint soudé au droit du voile conduisent à un surdimensionnement général de la roue, et pénalise donc sa masse. Dans le cas des roues aluminium généralement obtenues par moulage ou par forgeage, un procédé de fabrication consiste à fendre un disque dans l'épaisseur sur sa périphérie afin de former un Y : le procédé est appelé center line split-spun one-piece aluminium wheel . Ce procédé de fabrication réside en deux opérations différentes de repoussage. Une première opération concerne le disque au niveau de la partie non fendue, la seconde concerne la jante dans les parties divisées. Ce procédé permettrait un allègement de 20% par rapport aux roues en aluminium moulées, notamment grâce aux possibilités de variations locales d'épaisseur dans les zones les moins sollicitées. L'inconvénient du procédé de fabrication de la roue fendue en aluminium réside dans la nécessité d'une fabrication soignée et il ne peut donc pas, à l'heure actuelle, être généralisée à la production de très grande série de façon compétitive. Le but de l'invention est d'améliorer les différentes techniques actuelles de réalisation de roue en acier dans un souci de simplification du procédé de fabrication courant en modifiant la configuration de la roue basée sur l'assemblage d'un voile et d'une jante en partant de deux flans de tôle circulaires pré soudés entre eux sur une génératrice circulaire. L'invention a pour objet un procédé de réalisation d'une roue pour véhicule terrestre à moteur qui se caractérise en ce que : - on associe un premier flan et un second flan de tôle circulaires soudés au moyen d'au moins une soudure circulaire concentrique d'un diamètre maximum correspondant sensiblement au diamètre de la jante, - on déforme pépiphériquement, par fluotournage, à partir des deux flans de tôle soudés, le premier flan pour réaliser le bras long dit intérieur de la jante, le premier flan se séparant du second flan au niveau de la plus grande soudure circulaire, - on déforme périphériquement, également par fluotournage, le second flan au niveau de la plus grande soudure circulaire pour réaliser le bras court dit extérieur de la jante. Les autres caractéristiques de l'invention sont : - on associe le premier flan et le second flan au moyen d'un soudage choisi parmi le soudage laser, MAG ou par friction. - le premier flan circulaire est un disque de diamètre sensiblement égal au diamètre du voile plus deux largeurs de bras long dit intérieur de la jante, et le second flan de tôle est une couronne de diamètre intérieur sensiblement inférieur au diamètre du voile de roue, le diamètre extérieur étant égal au diamètre du voile plus deux largeurs de bras court dit extérieur de la jante. - le premier flan circulaire est une couronne de diamètre intérieur sensiblement inférieur au diamètre du voile le diamètre extérieur étant égal au diamètre du voile plus deux largeurs de bras long dit intérieur de la jante, et le second flan de tôle est un disque de diamètre égal au diamètre du voile de roue plus deux largeurs de bras dit court de la jante. - le premier et second flan sont composés de plusieurs anneaux concentriques de matériaux d'épaisseurs et de caractéristiques mécaniques différentes adaptées. L'invention concerne également une roue pour véhicule terrestre à moteur obtenue par la mise en oeuvre du procédé. La description qui suit et les figures annexées, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre l'invention. La figure 1 est une vue en coupe d'une roue de véhicule terrestre à moteur connue présentant les différentes parties de ladite roue. Les figures 2a, 2b, 2c présentent en coupe une mise en forme progressive d'une roue de véhicule selon l'invention, à partir de deux flans soudés présentés sur la figure 2a. Les figures 3a, 3b, 3c présentent en coupe une mise en forme progressive d'une roue de véhicule selon l'invention, à partir de deux flans soudés présentés sur la figure 3a, dans l'exemple ou le premier flan est une couronne. Selon la figure 1, la roue 1 pour véhicule terrestre à moteur comporte un voile 2 de roue et une jante 3 sensiblement cylindrique, le voile 2 de roue étant constitué d'une partie centrale 4, sensiblement plane, comportant une portée 5 qui sert à centrer et à fixer la roue 1 sur un moyeu d'un essieu, une montée 6 intérieure sensiblement conique, une autre partie conique inversée 7 définissant avec la montée 6 intérieure, un nez de galbe 8 qui présente un rayon de courbure important, la partie conique inversée 7, partie arrière du nez de galbe 8 se terminant par un bord tombé 9, destiné à la liaison soudée du voile 2 avec la jante 3. La jante 3 sensiblement cylindrique composée d'un bras court 10 dit extérieur et d'un bras long 11 dit intérieur est réalisée par roulage d'un cylindre formé par une bande de tôle soudée par ses deux bouts. La technologie des roues à voile et jante séparées nécessite une zone de tombé de bord au niveau du pourtour du voile afin de permettre l'assemblage dudit voile à l'intérieur de la jante. Cette zone de liaison, généralement soudée, est critique en fatigue radiale par exemple lors du roulage sur route droite. En effet, lors d'un test de fatigue en chargement radial, simulant le chargement sur route droite, des fissures apparaissent en extrémité de cordon de soudure, ce qui entraîne un phénomène d'entaille du voile sur la jante avec une perte potentielle d'étanchéité du pneumatique à l'apparition des fissures. L'invention traite d'un procédé de réalisation d'une roue 12 de véhicule terrestre à moteur, comme présenté sur les figures 2a, 2b, 2c, dans lequel on associe : - comme présenté sur la figure 2a, un premier flan 13 et un second flan 14 de tôle circulaires, soudés au moyen d'au moins une soudure circulaire concentrique 15 d'un diamètre maximum correspondant sensiblement au diamètre de la jante 3, - comme présenté sur les figures 2a et 2c, on déforme pépiphériquement, par fluotournage, à partir des deux flans 13,14, de tôle soudés, le premier flan 13 pour réaliser le bras long 11 dit intérieur de la jante 3, le premier flan 13 se séparant du second flan 14, au niveau de la plus grande soudure circulaire 15, - on déforme ensuite, périphériquement, de la même manière que le flan 13, le second flan 14, également par fluotournage, au niveau de la plus grande soudure circulaire 15, pour réaliser le bras court 10 dit extérieur de la jante 3. La soudure circulaire 15 est réalisée, par exemple laser ou MAG, afin d'assurer l'étanchéité de la jante et du pneumatique associé. Le flan 13 qui forme le voile de roue et le bras long 11 dit intérieur de la jante 3, et le flan 14 formant le voile 3 et le bras court 10 dit extérieur de la jante 3 sont réalisées dans des matériaux de caractéristiques mécaniques et ou d'épaisseurs différentes optimisées en fonction des contraintes en service du type choc et fatigue, des différentes parties de roue sollicitées. Il est ainsi conçue une roue ayant une meilleure résistance vis à vis du choc en définissant en dimension le bras court extérieur de jante en fonction principalement du choc et de la fatigue. Le flan 13, étendu pour former le voile et le bras long 11 intérieur de roue, est adapté pour une meilleure tenue à la fatigue de la roue grâce au mode de soudure au niveau de la liaison des deux flans, à l'endroit de la séparation des deux flans dans l'opération de formage des bras de jante. Le bras long intérieur de la jante bénéficie donc, grâce au fluotournage, d'une diminution sensible des épaisseurs et d'un accroissement de la résistance mécanique de l'acier par écrouissage. Ceci permet d'assurer une meilleure résistance au choc tout en allégeant la roue, contrairement à la mise en forme par un emboutissage seulement. Ainsi, on utilisera des nuances et des épaisseurs de matériaux différentes en fonction des sollicitations au choc pour le bras court extérieur de jante et des sollicitations en fatigue pour le bras long intérieur de jante. Le choix des nuances de matériaux pourra par ailleurs dépendre des aspects esthétiques demandés, par exemple un aspect brillant du bras court extérieur visible en utilisant un acier inoxydable. Comme représenté sur les figures 2a, 2b, 2c, le premier flan circulaire13 est un disque de diamètre sensiblement égal au diamètre du voile3 de roue plus deux largeurs de bras long 11 dit intérieur de la jante 3, et le second flan 14 de tôle est également un disque de diamètre intérieur sensiblement inférieur au diamètre du voile 3 de roue le diamètre extérieur étant égal au diamètre du voile 3 plus deux largeurs de bras courts 10 dit extérieur de la jante 3. Selon les figures 3a, 3b, 3c, le premier flan 13 circulaire est une couronne de diamètre intérieur sensiblement inférieur au diamètre du voile 3 de roue, le diamètre extérieur étant égal au diamètre du voile 3 plus deux largeurs de bras long 10 dit intérieur de la jante, et le second flan 14 de tôle est un disque de diamètre égal au diamètre du voile 3 de roue plus deux largeurs de bras 10 dit court de la jante 3. Non représenté sur les figures, le premier flan 13 circulaire peut être un disque de diamètre extérieur égal au diamètre du voile 3 plus deux largeurs de bras long 11 dit intérieur de la jante, et le second flan 14 de tôle peut être une couronne de diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre de voile et de diamètre extérieur égal au diamètre du voile de roue plus deux largeurs de bras 10 dit court de la jante. Le premier flan 13 et second flan 14 peuvent être composés de plusieurs anneaux concentriques de matériaux d'épaisseurs et de caractéristiques mécaniques différentes adaptées soudés bord à bord. Selon l'invention, la périphérie des deux disques ou couronne au-delà de la soudure circulaire 15 est ouverte par repoussage ou fluotournage afin de former les bras de la jante. Le centre de la roue étant formé par repoussage, fluotournage ou emboutissage, de la partie centrale. Il est ainsi possible, selon le procédé décrit, d'obtenir une roue pré-assemblée et donc de supprimer un certain nombre d'opérations telles que le frettage et le soudage nécessaires à l'assemblage jante-disque, ainsi que l'utilisation de deux lignes de formage différentes pour la jante et le disque, en général, une ligne de roulage pour la jante et une ligne d'emboutissage pour disque. L'intérêt d'utiliser deux disques ou couronne pré soudés réside dans une simplification. Le procédé permet d'assurer un état de surface et une épaisseur régulière des parties destinées à former la jante. L'utilisation du fluotournage permet de moduler les épaisseurs en fonction des zones fortement ou faiblement sollicitées, et donc d'optimiser la masse de la roue. Cette configuration de roue permet également d'apporter davantage de style à la roue grâce à l'obtention d'un voile de grand diamètre. Elle utilise en effet le principe de la roue full face avec une conception de la liaison soudée jante-voile moins pénalisante en terme de tenue en fatigue, en effet, le soudage au droit du voile est remplacé par un soudage à clin. Le procédé permet d'envisager l'obtention d'une roue légère de style présentant un allègement de l'ordre de 30% par rapport à une roue de type fuit-face classique de l'art antérieur. Les simplifications induites dans les lignes de fabrication assurent un gain par rapport au coût d'une fabrication classique. En effet, cela revient à remplacer : 1. la ligne de soudage de la virole jante, 2. la ligne de roulage de la virole soudée, 3. la ligne emboutissage du voile, 4. la ligne assemblage soudage jante-voile, par : 1. une ligne de soudage des disques ou couronne, 2. une ligne de fluotournage de l'ensemble ou de fluotournage des bras plus l'emboutissage du centre de voile. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'une roue pour véhicule terrestre à moteur comportant un voile (2) de roue et une jante (3) sensiblement cylindrique composée d'un bras court dit extérieur et d'un bras long dit intérieur, le voile (2) de roue étant constitué, d'une partie centrale (4) sensiblement plane comportant une portée (5) qui sert à centrer et à fixer la roue (1) sur un moyeu d'essieu, une montée (6) intérieure sensiblement conique, une autre partie conique inversée (7) définissant, avec la montée (6) intérieure un nez de galbe (8) qui présente un rayon de courbure important, la partie conique inversée (7), partie arrière du nez de galbe (8), correspondant à la périphérie du voile de roue, caractérisé en ce que : - on associe un premier flan et un second flan de tôle circulaires, soudés au moyen d'au moins une soudure circulaire concentrique d'un diamètre maximum correspondant sensiblement au diamètre de la jante, - on déforme pépiphériquement, par fluotournage, à partir des deux flans de tôle soudés, le premier flan pour réaliser le bras long dit intérieur de la jante, le premier flan se séparant du second flan, au niveau de la plus grande soudure circulaire, - on déforme périphériquement, également par fluotournage, le second flan pour réaliser le bras court dit extérieur de la jante. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on associe le premier flan et le second flan par un soudage choisi parmi le soudage laser, MAG. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier flan circulaire est un disque de diamètre sensiblement égal au diamètre du voile plus deux largeurs de bras long dit intérieur de la jante, et le second flan de tôle est une couronne de diamètre intérieur sensiblement inférieur au diamètre du voile de roue, le diamètre extérieur étant égal au diamètre du voile plus deux largeurs de bras court dit extérieur de la jante. 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier flan circulaire est une couronne de diamètre intérieur sensiblement inférieur au diamètre du voile le diamètre extérieur étant égal au diamètre du voile plus deux largeurs de bras long dit intérieur de la jante, et le second flan de tôle est un disque de diamètre égal au diamètre du voile de roue plus deux largeurs de bras dit court de la jante. 5. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier flan et second flan sont composés de plusieurs anneaux concentriques de matériaux d'épaisseurs et de caractéristiques mécaniques différentes adaptées.