Brevet FR3050686A1 — publié le 20171103

ROUE DE VEHICULE AUTOMOBILE COMPORTANT UN VOILE RENFORCÉ PAR DES MATÉRIAUX COMPOSITES La présente invention concerne une roue de véhicule automobile, ainsi qu'un procédé de fabrication de cette roue, et un véhicule automobile équipé de telles roues. Un type de roue connu pour véhicule automobile comporte un voile formé dans une tôle emboutie, recevant sur sa périphérie une jante fixée par soudure, formant un profil circulaire de section constante. La roue assemblée reçoit ensuite sur sa jante un pneumatique afin de former un ensemble prêt à être installé dans le véhicule. La roue comportant un voile et une jante en tôle d'acier présente un prix de revient de fabrication faible, et une masse relativement réduite pour les roues de petit diamètre, notamment inférieur ou égal à 16 pouces, et une masse relativement élevée pour des roues de diamètre plus important. Par contre pour ce type de roue en tôle d'acier le dessin du style est très limité et peu valorisable, il faut y adjoindre sur sa face extérieure tournée vers l'extérieur du véhicule un enjoliveur réalisé généralement en matière plastique, ce qui augmente les coûts. De plus la rigidité latérale de cette roue n'est pas très élevée, ce qui peut donner une certaine imprécision dans les virages lors d'une conduite sportive. Un autre type de roue connu est formé par un moulage d'un alliage d'aluminium qui est ensuite usiné, constituant en un seul élément le voile et la jante. On obtient une roue qui a pour avantage une rigidité très forte, et des possibilités larges de dessin du style. Cependant elle présente une masse plus importante, ainsi qu'un prix de revient élevé. Par ailleurs il est connu de réaliser des roues entièrement en matériaux composites, comportant par exemple des fibres de carbone moulées dans une matrice en résine ou dans un alliage d'aluminium. On obtient une masse 3050686 2 réduite et des possibilités de dessin du style importantes, mais un prix de revient très élevé. De plus les jantes réalisées entièrement en résine renforcée de fibres ne se déforment par en cas de choc, mais cassent ce qui pose des 5 problèmes de sécurité. Un autre type de roue connu, présenté notamment par le document FRB1-2836865, comporte un voile et une jante réalisée en tôle d'acier. La jante reçoit axialement entre ses deux rebords circulaires d'extrémité maintenant les bords du pneumatique, un profilé circulaire intérieur réalisé en matériaux 10 composites. Le profilé circulaire intérieur en matériaux composites ajoutant une masse réduite, forme dans la jante des gorges circulaires intérieures qui en cas de crevaison reçoivent les bords du pneumatique, afin d'éviter qu'il déjante au cours du roulage avec une pression trop faible. Cependant ce 15 type de roue ne répond pas au problème d'allégement d'une roue comprenant un voile et une jante en tôle, et d'amélioration de la rigidité de ce voile. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. 20 Elle propose à cet effet une roue prévue pour un véhicule automobile, comportant un voile prévu pour être fixé sur un moyeu du véhicule, et une jante fixée sur le pourtour du voile, ce voile et cette jante étant réalisés dans des tôles métalliques, cette roue étant remarquable en ce que le côté du voile tourné axialement vers l'extérieur comporte une couche en matériaux 25 composites qui est collée dessus. Un avantage de cette roue est que l'on peut réaliser un voile dans une tôle métallique présentant une épaisseur réduite par rapport aux tôles utilisées habituellement, pour réduire sa masse, et le rigidifier sur sa face extérieure avec un matériau composite comportant des fibres de renfort, 30 apportant une rigidité importante par rapport à la masse, ainsi que des possibilités variées de dessin du style. 3050686 3 Le voile conservant une tôle métallique présente une sécurité en cas de choc accidentel sur la roue, en acceptant une déformation de la tôle sans entraîner de rupture complète. De plus avec le voile comportant la tôle métallique, on peut conserver 5 les liaisons vissées de la roue sur le moyeu de la suspension du véhicule, qui restent similaires par rapport aux roues habituelles réalisées entièrement en tôle d'acier, ce qui permet de garder un système de fixation standard. La roue selon l'invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. 10 Avantageusement, la couche en matériaux composites comporte des fibres orientées. Avantageusement, la roue comporte un renfort en matériaux composites qui est moulé sur la couche en matériaux composites. Avantageusement, le renfort en matériaux composites comporte des 15 fibres de renfort permettant une injection. En particulier, le renfort en matériaux composites peut présenter une face extérieure transversale venant sensiblement au niveau du bord extérieur de la jante. Avantageusement, le renfort en matériaux composites comporte des 20 canaux axiaux présentant des contours formant des nervures axiales. Avantageusement, le renfort en matériaux composites comporte des perçages qui sont alignés sur des perçages d'allégement du voile. Avantageusement, le voile est formé dans une tôle en acier présentant une épaisseur comprise entre un deux millimètres. 25 L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'une roue comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, comportant une étape de moulage de la couche en matériaux composites sur le voile, puis une étape de surmoulage d'un renfort en matériaux composites sur cette couche en matériaux composites. 30 L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile comportant des roues comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. 3050686 4 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 : - les figures 1 et 2 présentent en perspective une roue selon l'invention, 5 représentée successivement sans et avec un enjoliveur ; - les figures 3 et 4 présentent en vue de face cette roue représentée successivement sans et avec son enjoliveur ; - la figure 5 est une coupe axiale suivant le plan de coupe V-V de cette roue complète ; 10 - la figure 6 est une vue d'un détail agrandi de cette vue en coupe ; et - la figure 7 est une vue éclatée de la roue complète. Les figures 1, 2, 3, 4 et 5 présentent une roue comportant un voile 2 formé dans une tôle en acier, comportant au centre sur une partie sensiblement plane, un grand perçage central 14 de centrage sur le moyeu 15 de la suspension, entouré par cinq perçages 10 prévus pour recevoir des goujons de fixation de la roue sur ce moyeu. Le voile 2 comporte ensuite en partant radialement vers l'extérieur, des pliages de la tôle formant un bossage circulaire centré sur l'axe, tourné vers l'extérieur du véhicule, comportant une série de perçages 12 formant un 20 allégement du voile, ainsi qu'un passage d'air permettant une ventilation du système de freinage du véhicule se trouvant à l'intérieur de la roue. Le voile 2 comporte sur son contour extérieur un bord de forme cylindrique 16, qui est ajusté et soudé à l'intérieur d'une partie cylindrique centrale de la jante 4. 25 La jante 4 formée dans une tôle en acier, présente un contour circulaire de section constante comportant un rebord intérieur 6 et un rebord extérieur 8 se trouvant axialement aux extrémités, formant des bossages dépassant radialement vers l'extérieur afin de maintenir le pneumatique entre eux. La figure 6 détaille le côté extérieur du profil de la jante 4 comportant à 30 partir de la jonction entre le bord cylindrique 16 du voile 2 avec cette jante, une partie s'étendant axialement vers l'extérieur sur plusieurs centimètres, 3050686 5 comprenant une gorge circulaire 18 recevant le bord du pneumatique, puis le rebord extérieur 8 de cette jante. Le voile 2 de la roue est réalisé dans une tôle d'acier de faible épaisseur, comprise entre un et deux millimètres, au lieu des trois à cinq 5 millimètres généralement utilisés pour des roues de ce type, ce qui réduit fortement sa masse. La face extérieure du voile 2 comporte sur toute sa surface une couche d'adhérisation en matériaux composites 20 comprenant une matrice en résine recevant des fibres de renfort. Avantageusement on dispose plusieurs 10 nappes de tissu en fibres de renfort, comprenant chacune des orientations privilégiées de ces fibres afin d'obtenir un renforcement particulier du voile 2. La couche d'adhérisation 20 est entièrement collée sur la face du voile 2 en suivant son relief, et en laissant libre les perçages d'allégement 12 de ce voile par des perçages alignés 22. Avantageusement on réalise un 15 traitement préalable sur la surface extérieure du voile 2, qui facilite la tenue de la couche d'adhérisation 20 lors de son moulage directement sur ce voile, afin d'obtenir un niveau d'adhérence élevé. La face extérieure de la roue reçoit ensuite un renfort en matériaux composites 30, moulé de manière économique par surmoulage réalisé 20 directement sur cette roue, qui comporte des fibres courtes permettant une injection de ce matériau. Le renfort 30 remplit sensiblement tout l'espace laissé libre sur le côté extérieur du voile 2, en se terminant sensiblement par un plan transversal ajusté sur le rebord extérieur 8 de la jante 4, comprenant un léger creux 25 central recevant un creux similaire d'un enjoliveur 40, ce qui lui donne une épaisseur assez importante. La figure 7 présente le renfort 30 comportant un grand perçage central 46 comprenant un contour extérieur en forme d'étoile. Des perçages axiaux 32 disposés chacun entre deux branches de la forme en étoile du perçage 30 central 46, et alignés chacun sur un perçage 10 du voile 2 de la roue, 3050686 6 forment des passages prévus pour recevoir les goujons de fixation de cette roue. On a ensuite radialement à l'extérieur des perçages axiaux 32, des séries de canaux axiaux 36 disposés suivant des cercles concentriques, 5 formant par leurs contours des nervures axiales 34 apportant une rigidité importante au voile 2 de la roue. On a aussi entre les canaux axiaux 36, des perçages de grand diamètre 38 qui sont alignés sur les perçages d'allégement 12 du voile 2. Le renfort 30 constitue un moyen de renforcement simple, léger et 10 économique, apportant par sa forte épaisseur remplissant le creux de plusieurs centimètres entre le voile 2 et la face transversale extérieure de la jante 4, une rigidité élevée au voile 2 et à la roue ce qui est bénéfique pour la précision de direction lors de passages de courbes à des vitesses élevées. On améliore ainsi la sécurité active et passive. 15 On peut en particulier réaliser directement sur la face extérieure du renfort 30 moulé en matériaux composites, des formes variées présentant des larges possibilités de dessin du style. En variante on peut disposer un enjoliveur 40 moulé en matière plastique, venant recouvrir le renfort 30 afin de proposer un style différent. 20 L'enjoliveur 40 comporte des grands perçages 44 qui sont alignés sur les perçages 38 du renfort et les perçages 12 du voile 2, afin de permettre une circulation d'air. L'enjoliveur 40 est ajusté sur le renfort 30 de manière à ce que sa face extérieure ne dépasse pas sensiblement du rebord extérieur 8 de la jante 4. 25 L'enjoliveur 40 reçoit au centre un insigne 42 représentant le logo du constructeur du véhicule. L'enjoliveur 40 comporte sur sa face intérieure des moyens élastiques qui viennent s'ajuster dans des perçages du renfort 30, afin de se monter rapidement par clipsage demandant une simple pression. La roue selon l'invention comporte toujours une base comprenant des 30 éléments en tôles d'acier assemblés entre eux avec un procédé habituel, qui 3050686 7 permet un montage conventionnel sur le moyeu du véhicule, et en cas de choc une déformation sans rupture complète. La réduction de l'épaisseur du voile 2 permet de réduire la quantité d'acier, et d'apporter une légèreté à la roue. La rigidité plus importante 5 permet d'améliorer le comportement routier, et d'optimiser le bilan acoustique de la roue. En variante on peut réaliser le voile 2 ou la jante 4 dans une tôle en alliage d'aluminium. REVENDICATIONS1 - Roue prévue pour un véhicule automobile, comportant un voile (2) prévu pour être fixé sur un moyeu du véhicule, et une jante (4) fixée sur le pourtour du voile (16), ce voile (2) et cette jante (4) étant réalisés dans des tôles métalliques, caractérisée en ce que le côté du voile (2) tourné axialement vers l'extérieur comporte une couche en matériaux composites (20) qui est collée dessus. 2 - Roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche en matériaux composites (20) comporte des fibres orientées. 3 - Roue selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un renfort en matériaux composites (30) qui est moulé sur la couche en matériaux composites (20). 4 - Roue selon la revendication 3, caractérisée en ce que le renfort en matériaux composites (30) comporte des fibres de renfort permettant une injection. 5 - Roue selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que le renfort en matériaux composites (30) présente une face extérieure transversale venant sensiblement au niveau du bord extérieur (8) de la jante (4). 6 - Roue selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que le renfort en matériaux composites (30) comporte des canaux axiaux (36) présentant des contours formant des nervures axiales (34). 7 - Roue selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que le renfort en matériaux composites (30) comporte des perçages (38) qui sont alignés sur des perçages d'allégement (12) du voile (2). 8 - Roue selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le voile (2) est formé dans une tôle en acier présentant une épaisseur comprise entre un deux millimètres. 9 - Procédé de fabrication d'une roue selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de moulage de la couche en matériaux composites (20) sur le voile (2), puis une 3050686 9 étape de surmoulage d'un renfort en matériaux composites (30) sur cette couche en matériaux composites (20). 10 - Véhicule automobile comportant des roues, caractérisé en ce que ces roues sont selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.