Brevet FR3004993A1 — publié le 20141031

PORTE-MOYEU POUR UNE ROUE DE VEHICULE AUTOMOBILE, COMPORTANT DES TRANCHES DE PROFILES EXTRUDES La présente invention concerne un porte-moyeu de roue pour un véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'un tel porte- moyeu. Les véhicules automobiles comportent généralement des porte-moyeux comprenant des roulements disposés suivant un axe principal, recevant le moyeu de la roue, et des points de liaison périphériques qui peuvent supporter différents éléments comme des bras de suspension, une barre de direction ou un étrier de frein. Le porte-moyeu peut recevoir aussi un capteur de vitesse de rotation de la roue. Le porte-moyeu peut recevoir une roue avant ou une roue arrière du véhicule. Les points de liaison du porte-moyeu sont soumis à des efforts importants, ils doivent êtres reliés entre eux et avec les roulements de roue de manière à donner une résistance mécanique élevée qui assure la sécurité du véhicule. Par ailleurs on cherche à réduire le poids du porte-moyeu pour réduire les masses non suspendues, et alléger le véhicule. Un procédé de fabrication connu d'un porte-moyeu, présenté notamment par le document GB-A-2299556, comporte l'extrusion suivant un axe principal d'une barre en alliage léger formant un profilé comprenant différentes cavités longitudinales, puis la découpe d'une tranche droite et des usinages limités de cette tranche, pour donner certaines formes comme un alésage central recevant les roulements de roue, ou des appuis pour des liaisons avec les bras de suspension et l'étrier de frein. On réalise ainsi un porte-moyeu léger, qui nécessite peu d'usinage. Toutefois certains points de liaison, comme ceux pour les rotules du bras de suspension supérieur et de la barre de direction, étant axialement trop déportés pour être réalisés directement dans la tranche initiale du profilé, on fixe une pièce supplémentaire qui permet de déporter cette liaison. Cette pièce devant être rattachée de manière particulièrement sûre au porte-moyeu pour assurer la sécurité, ajoute un coût supplémentaire. On peut en variante prendre une tranche du profilé plus épaisse, et usiner entièrement le porte-moyeu pour réaliser directement dans la même pièce toutes les liaisons incluses dedans. Cependant si ces points de liaison sont fortement décalés axialement, il faut usiner une part importante de cette tranche pour éliminer beaucoup de matière, ce qui est long et coûteux, et produit des pertes de matière importantes. Une autre solution connue, présentée notamment par le document JP- A-5185172, comporte une découpe courbe commune entre deux tranches de profilé, sans perte de matière, afin d'essayer d'intégrer au mieux tous les points de liaison. Cependant suivant le positionnement axial des différents points de liaison, cette découpe courbe commune n'est pas toujours réalisable. Une autre solution connue, présentée notamment par le document JP- A-5185173, comporte une découpe plane d'une tranche de profilé relativement fine, puis des pliages de cette tranche afin de déporter axialement certains points permettant de réaliser les liaisons. Toutefois les pliages peuvent ne pas permettre de réaliser tous les déports axiaux des points de fixation. De plus ces pliages peuvent poser des problèmes de modification des caractéristiques mécaniques du matériau du profilé. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un porte-moyeu pour une roue de véhicule automobile, comprenant différents points de liaison pour assurer la fixation d'éléments prévus notamment pour le moyeu de roue, la suspension, la direction ou le freinage, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs tranches découpées dans des profilés extrudés, qui sont superposées et assemblées entre elles, les points de liaison étant répartis entre différentes tranches. Un avantage de ce porte-moyeu est que l'on peut réaliser facilement et de manière économique chacune des tranches qui reste plane, comprenant un profilé spécifique particulièrement adapté pour obtenir la résistance nécessaire aux liaisons se trouvant dans cette tranche, ce qui limite les usinages et les pertes de matière. On réalise ainsi de manière modulaire et économique avec l'empilage de tranches, un porte-moyeu comprenant des points de liaison qui peuvent être fortement décalés axialement. Le porte-moyeu selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, les différentes tranches comportent des perçages 10 d'assemblage identiques obtenus dans les profilés, recevant des moyens de serrage axial de ces tranches entre elles. Avantageusement, les perçages d'assemblage entourent un alésage central obtenu dans les profilés, recevant les roulements de roue. Le porte-moyeu peut comporter une tranche disposée du côté extérieur 15 du véhicule, qui a pour fonction de supporter un roulement de roue. Il peut comporter une tranche comprenant des pattes disposant de perçages formant des points de liaison prévus pour un étrier de frein. Il peut comporter une tranche comprenant un bras inférieur formant un point de liaison avec un bras de suspension inférieur. 20 Il peut comporter une tranche comprenant un bras s'étendant vers un côté, formant un point de liaison avec une rotule de direction. Il peut comporter une tranche comprenant un bras supérieur s'étendant vers le haut, formant un point de liaison avec un amortisseur de guidage supérieur de ce porte-moyeu. 25 L'invention a aussi pour objet un ensemble de deux porte-moyeux comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, prévu pour un même train roulant d'un véhicule, ces portes-moyeux disposant des mêmes tranches de profilés empilées dans l'ordre inverse l'un par rapport à l'autre, afin d'obtenir des porte-moyeux symétriques. L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile disposant de porte-moyeux de roues d'un train roulant, comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un porte-moyeu avant selon l'art antérieur, réalisé avec une unique tranche de profilé extrudé ; - la figure 2 est une vue de côté de ce porte-moyeu ; - les figures 3 à 7 sont des vues en perspective de cinq tranches différentes prévues pour être empilées afin de former un porte-moyeu avant selon l'invention ; - la figure 8 est une vue de ce porte-moyeu assemblé ; et - les figures 9 et 10 sont des vues de côté de porte-moyeux assemblés avec les cinq tranches, prévus respectivement pour le côté droit et le côté gauche du véhicule. Les figures 1 et 2 présentent un porte-moyeu 2 réalisé à partir d'un profilé en alliage d'aluminium, comprenant un alésage central 4 dont l'axe est disposé suivant l'axe d'extrusion de ce profilé, qui est prévu pour recevoir 20 deux roulements écartés axialement supportant le moyeu de la roue. Un bras inférieur court 22 s'étendant vers le bas de l'alésage central 4, comporte à sa base un plan 6 prévu pour recevoir une rotule inférieure fixant le porte-moyeu 2 sur un bras inférieur de suspension. Un bras supérieur long 8 s'étendant vers le haut de l'alésage central 4, 25 comporte deux perçages 10 disposés perpendiculairement à l'axe de cet alésage, prévus pour recevoir des vis de fixation de la base d'un amortisseur réalisant le guidage supérieur du porte-moyeu 2. Un bras arrière 12 s'étendant vers un côté de l'alésage 4, comporte en bout un perçage 14 prévu pour recevoir une rotule se trouvant à l'extrémité 30 d'une barre de direction. 3004 993 5 Deux pattes avant 16 s'étendant vers l'avant de l'alésage 4, disposées dans un même plan transversal, comportent chacune un perçage 18 prévu pour fixer un étrier de frein. Le porte-moyeu 2 comporte de plus un perçage 20 disposé radialement 5 vers l'axe de l'alésage 4, prévu pour recevoir un capteur de vitesse de rotation de la roue. Le profilé comporte des cavités longitudinales intérieures se trouvant dans les bras 8, 12, 22 et les pattes 16, réalisées lors de l'extrusion de la matière, qui permettent d'alléger le porte-moyeu. 10 Les deux roulements espacés supportant le moyeu de roue, donnent une certaine longueur axiale à l'alésage 4 les recevant. Les différents points de liaison avec les éléments extérieurs présentés ci-dessus, sont placés chacun dans une position axiale particulière qui correspond à une géométrie tenant compte en particulier des volumes disponibles dans la jante de la 15 roue, et des mouvements de suspension ainsi que de braquage de cette roue. Le porte-moyeu 2 est réalisé dans une unique tranche coupée dans un profilé perpendiculairement à l'axe d'extrusion suivant une longueur L, puis usinée pour retirer les parties hachurées présentées sur la figure 2, qui peuvent représenter jusqu'à 50% de la matière de la tranche initiale. On laisse ainsi le minimum de matière pour assurer la tenue mécanique de l'ensemble, en particulier les liaisons entre l'alésage central 4 recevant les efforts venant de la roue, et les différents bras 8, 12, 22 ou pattes 16 transmettant des forces importantes. Ces usinages nécessitent un temps important qui est onéreux, et font perdre une part élevée de matière première. D'autres usinages sont réalisés sur de faibles épaisseurs, en particulier dans l'alésage 4 recevant les roulements, et sur des faces d'appui d'éléments extérieurs, pour donner à ces surfaces une bonne géométrie. La figure 3 présente pour un porte-moyeu selon l'invention, une première tranche 30 comprenant deux faces parallèles directement 3004 993 6 découpées dans un premier profilé perpendiculairement à l'axe d'extrusion, comportant quatre perçages d'assemblage A, B, C et D qui entourent de près l'alésage central 4. Cette première tranche disposée du côté extérieur du véhicule, a pour fonction de supporter le roulement de roue situé de ce côté. 5 La figure 4 présente une deuxième tranche 40 comprenant de la même manière deux faces parallèles directement découpées dans un deuxième profilé, et les quatre perçages d'assemblage A, B, C et D disposés dans les mêmes positions par rapport à l'alésage central 4. La deuxième tranche 40 comporte de plus deux pattes avant 16 comprenant chacune le perçage 18 10 prévu pour fixer l'étrier de frein. La figure 5 présente une troisième tranche 50 comprenant aussi deux faces parallèles directement découpées dans un troisième profilé, et les quatre perçages d'assemblage A, B, C et D. Cette troisième tranche 50 comporte de plus un bras inférieur court 22 s'étendant vers le bas, 15 comprenant à sa base un perçage transversal 52 prévu pour fixer une liaison avec un bras de suspension inférieur. Un perçage radial 54 réalisé dans la couronne autour de l'alésage 4, reçoit le capteur de vitesse de rotation de la roue. La figure 6 présente une quatrième tranche 60 comprenant aussi deux 20 faces parallèles directement découpées dans un quatrième profilé, et les quatre perçages d'assemblage A, B, C et D. Cette quatrième tranche 60 comporte de plus un bras arrière 12 s'étendant vers le côté de l'alésage 4, comprenant en bout le perçage 14 prévu pour recevoir la rotule de direction. La figure 7 présente une cinquième tranche 70 comprenant aussi deux 25 faces parallèles directement découpées dans un cinquième profilé, et les quatre perçages d'assemblage A, B, C et D. Cette cinquième tranche 70 comporte de plus un bras supérieur long 8 s'étendant vers le haut de l'alésage central 4, comprenant les deux perçages 10 perpendiculaires prévus pour recevoir les vis de fixation de la base d'un amortisseur de 30 guidage supérieur du porte-moyeu 2. Les figures 8 et 9 présentent le porte-moyeu assemblé 80, comprenant les cinq tranches superposées comportant l'alésage central 4 et les perçages d'assemblage A, B, C et D directement obtenus de manière simple et économique par l'extrusion du profilé, qui sont alignés. On peut ainsi en introduisant quatre vis de serrage 82, former un bloc comprenant les cinq tranches qui sont fortement rigidifiées. En variante on peut utiliser d'autres moyens d'assemblage des tranches entre elles, comme des rivets traversant ces différentes tranches à la place des vis d'assemblage 82, ou une soudure des tranches entre elles. Ensuite après assemblage on peut finir des usinages complémentaires donnant des surfaces précises et bien alignées, comme l'alésage intérieur 4 recevant les roulements de roue. Le porte-moyeu assemblé 80 comporte les différents points de liaison avec les éléments de suspension, de direction ou de freinage, qui se trouvent chacun dans la position axiale donnée par l'ordre de la tranche les supportant. En prévoyant pour chaque tranche une épaisseur particulière adaptée pour obtenir la résistance voulue de ses points de liaison, on utilise la matière juste nécessaire pour obtenir la résistance souhaitée. On réalise ainsi une construction modulaire facile à produire et à assembler, comprenant des tranches qui sont adaptées chacune pour certaines fonctions. En variante on peut utiliser un nombre différent de tranches à partir de deux, en regroupant plusieurs points de liaison sur chacune de ces tranches. On obtient un porte-moyeu 80 léger qui peut comporter une masse d'environ 0,9kg, ne comprenant pratiquement pas de perte de matière à partir des différents profilés extrudés puis coupés en tranches, alors qu'un porte-moyeu réalisé dans un unique profilé extrudé puis usiné nécessite environ 2,3kg de matière. De plus la quantité réduite d'usinages entraîne un faible coût de ces usinages. Par comparaison, un porte-moyeu de taille similaire réalisé en fonte ferreuse pèse environ 3,6kg, le gain en masse est important. La figure 10 présente un porte-moyeu 80 comprenant les mêmes tranches de profilés, qui sont empilées dans l'ordre inverse afin d'obtenir un porte-moyeu symétrique prévu pour le côté gauche du véhicule. On réalise ainsi des économies en utilisant les mêmes filières pour l'extrusion des profilés, en inversant uniquement l'ordre d'assemblage pour les deux côtés du véhicule. En variante on peut à partir des mêmes profilés réaliser d'autres ordres d'empilages, pour obtenir des versions de porte-moyeux différentes comprenant des positionnements axiaux des points de liaison qui sont modifiés. On réalise ainsi des économies sur les coûts d'outillage, comprenant un nombre réduit de filières permettant de réaliser ces profilés. REVENDICATIONS1 - Porte-moyeu pour une roue de véhicule automobile, comprenant différents points de liaison pour assurer la fixation d'éléments prévus notamment pour le moyeu de roue, la suspension, la direction ou le freinage, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs tranches (30, 40, 50, 60, 70) découpées dans des profilés extrudés, qui sont superposées et assemblées entre elles, les points de liaison étant répartis entre différentes tranches. 2 - Porte-moyeu selon la revendication 1, caractérisé en ce que les 10 différentes tranches (30, 40, 50, 60, 70) comportent des perçages d'assemblage identiques (A, B, C, D) obtenus dans les profilés, recevant des moyens de serrage axial (82) de ces tranches entre elles. 3 - Porte-moyeu selon la revendication 2, caractérisé en ce que les perçages d'assemblage (A, B, C, D) entourent un alésage central (4) obtenu 15 dans les profilés, recevant les roulements de roue. 4 - Porte-moyeu selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une tranche (30) disposée du côté extérieur du véhicule, qui a pour fonction de supporter un roulement de roue. 20 5 - Porte-moyeu selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une tranche (40) comprenant des pattes (16) disposant de perçages (18) formant des points de liaison prévus pour un étrier de frein. 6 - Porte-moyeu selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une tranche (50) comprenant un bras inférieur (22) formant un point de liaison avec un bras de suspension inférieur. 7 - Porte-moyeu selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une tranche (60) comprenant 30 un bras (12) s'étendant vers un côté, formant un point de liaison avec une rotule de direction. 8 - Porte-moyeu selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une tranche (70) comprenant un bras supérieur (8) s'étendant vers le haut, formant un point de liaison avec un amortisseur de guidage supérieur de ce porte-moyeu (80). 9 - Ensemble de deux porte-moyeux (80) réalisés selon l'une quelconque des revendications précédentes, prévu pour un même train roulant d'un véhicule, caractérisé en ce que ces portes-moyeux disposent des mêmes tranches de profilés empilées dans l'ordre inverse l'un par rapport à l'autre, afin d'obtenir des porte-moyeux symétriques. 10 - Véhicule automobile disposant de porte-moyeux (80) de roues d'un train roulant, caractérisé en ce que ces porte-moyeux sont réalisés selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.