Brevet FR3071772A1 — publié le 20190405

"ROUE EN ALUMINIUM POUR VEHICULE AUTOMOBILE" [0001] L'invention s'inscrit dans le domaine des roues pour véhicule automobile. [0002] On connait des roues pour véhicule automobile formées en acier, en aluminium ou encore en matériaux composites. [0003] Les processus de fonderie ou de forge, appliqués à l'aluminium, offrent une possibilité de créer un style sur la face visible de la roue, pour lui donner de l'élégance, gage d'attractivité pour les acheteurs et les utilisateurs. [0004] Mais les roues en aluminium de fonderie ou de forge sont lourdes et le processus de fabrication est coûteux. [0005] A l'inverse, les roues en tôles d'acier ou d'aluminium sont peu coûteuses, mais leur fabrication ne permet pas d'offrir un style sur la face visible de la roue, ce qui implique de prévoir un enjoliveur, qui est une pièce rapportée coûteuse et ajoutant au poids. [0006] Les roues en matériaux composites sont quant à elles très coûteuses. [0007] On s'intéresse à des roues en aluminium permettant l'obtention d'un poids faible, pour un diamètre important, et pour cela dimensionnées au juste nécessaire. On parle de roue aluminium structurelle, du fait que le matériau aluminium est utilisé uniquement aux fins de définir une structure de base pour la roue. Elles peuvent avoir une performance mécanique limitée ou des performances en termes d'analyse du cycle de vie également limitées. De plus, il peut être nécessaire d'ajouter un enjoliveur au titre de l'habillage de style. [0008] On connait du document US5433511 des roues renforcées avec une matrice métallique composite, ce qui est contraignant dans le processus de fabrication. [0009] L'invention vise à améliorer les performances mécaniques et acoustiques des roues en aluminium ainsi évoquées sans augmenter significativement leur masse, et si possible en offrant une alternative à l'utilisation d'un enjoliveur (habillage de style). [0010] Pour cela il est proposé une roue en aluminium pour véhicule automobile comprenant une jante définissant une face externe de la roue et une face interne de la roue et un voile formé intégralement avec la jante du côté de la face externe, caractérisée 2 en ce que la roue comporte de plus un renfort en matériau composite comprenant une structure tissée et une matrice de matériau polymérique, le renfort étant collé sur le voile par un adhésif. [0011] Selon des caractéristiques optionnelles : 5 [0012] - ledit matériau polymérique est une résine thermodurcissable ; [0013] - ledit matériau polymérique est une résine thermoplastique ; [0014] - ledit renfort est collé sur le côté externe du voile ; [0015] - ledit renfort est collé sur le côté interne du voile ; [0016] - ledit renfort est collé sur un côté du voile, celui-ci étant constitué de rayons 10 concentriques sur les tranches desquels le renfort est aussi collé, le renfort s'étendant au- delà des tranches en sorte d'être collé sur les deux côtés du voile ; [0017] - la structure tissée peut être en fibres de carbone, de verre, ou encore de kevlar. [0018] Il est aussi proposé un procédé de fabrication d'une roue en aluminium pour véhicule automobile, comprenant une étape de formation de la structure de la roue pour 15 minimiser sa masse, puis une étape de collage du renfort sur le voile par chauffage de l'adhésif dans une presse dans laquelle la roue est placée avec le renfort sur le voile. [0019] Il est aussi proposé un véhicule automobile comprenant une roue en aluminium telle qu'évoqué ci-dessus. [0020] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et 20 avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels : [0021] - les figures 1 et 2 sont des vues d'un premier mode de réalisation ; [0022] - les figures 3 à 5 sont des vues d'un deuxième mode de réalisation ; 25 [0023] - les figures 6 à 8 sont des vues d'un troisième mode de réalisation. 3 [0024] En figure 1 on a représenté une roue 1 en aluminium comprenant une jante 2 et un voile 3 agencé autour d'une surface circulaire 4, centrale traversée par des trous pour les goujons de roue 6 et un passage pour la fusée 5. [0025] La surface circulaire 4 est visible sur la face interne du voile 3, celui-ci étant 5 rattaché à l'une des faces de la jante 2, destinée à être positionnée à l'extérieur du véhicule. [0026] Dans le mode de réalisation qui est présenté, le voile 3 est composé d'un ensemble de cinq rayons de longueurs égales régulièrement disposés de la surface circulaire 4 vers la jante 2. 10 [0027] Un patch 9 de matériaux composites est approché du voile 3 par la face de la jante 2 opposée au voile 3, et est appliqué, à l'intérieur de la roue 1, contre le voile 3 autour de la surface circulaire 4. [0028] Le patch 9 a, comme le voile 3, une forme en cinq rayons de longueurs égales disposés régulièrement autour d'un orifice central 8 dont la taille correspond à celle de la 15 surface circulaire 4. [0029] En figure 2, on voit le patch 9 mis en place sur le voile 3, à l'intérieur de la roue 1, sur la face interne du voile 3. [0030] Les trous pour goujon de roue 6 sont libres, ainsi que le passage pour la fusée 5. La surface circulaire 4 n'est pas revêtue du patch 9, par contre les cinq rayons du voile 3 20 sont chacun revêtus du patch 9. Le patch 9 peut être replié sur les tranches du voile 3 (non visible). [0031] En figure 3, on a représenté un deuxième mode de réalisation de l'invention. Cette fois-ci, un patch 19 est appliqué sur la face externe du voile 13 d'une roue 11. Celle-ci comporte une jante 12 sur une face de laquelle le voile 13 est fixé. Le voile 13 prend la 25 forme à nouveau de cinq rayons de longueurs égales autour d'une surface centrale dans laquelle sont constitués des trous pour les goujons de roue 16 et un passage pour la fusée 15. Le patch 19 comprend cinq rayons de longueurs égales autour d'une surface centrale essentiellement pleine mais dans laquelle sont pratiqués cinq orifices 18 dont la dimension est similaire à celle des trous pour les goujons de roue 16. 4 [0032] Comme cela est représenté en figure 4, le patch 19 est appliqué sur la face externe du voile 13, à l'extérieur de la roue 11 et replié sur les tranches du voile 13. Le trou pour le passage de la fusée est recouvert par le patch 19, mais par contre, les trous pour les goujons de roue 16 sont laissés libres grâce à la présence des orifices 18 dans la 5 surface du patch 19. [0033] En figure 5, on a représenté en section l'application du patch 19 sur la roue 11. La section est une section brisée suivant les plans de deux rayons du voile 13, comme mentionné en figure 4 (référence V). On y a figuré deux orifices de goujons de roue 16 ainsi que le passage pour la fusée 15. 10 [0034] Comme on peut le voir, l'épaisseur du patch 19 est extrêmement faible par rapport à l'épaisseur du matériau, en l'occurrence de l'aluminium, du voile 13 de la roue 11. [0035] En figures 6 et 7, on a représenté un troisième mode de réalisation de l'invention. Un patch 29 est constitué d'un ensemble de cinq branches de longueurs égales 15 régulièrement espacées autour d'une surface centrale. Chacune des branches porte des ailettes latérales 30. La partie centrale porte des orifices 28 correspondant comme précédemment aux trous pour les goujons de roues (référencés 26 en figure 7). [0036] En figure 7, plus précisément, est représentée la roue 21 sur laquelle est appliqué le patch 29. La surface externe du voile 23 relié à l'une des faces de la jante 22 est 20 recouverte par le patch 29. Le trou pour fusée est invisible, mais par contre, les trous pour goujon de roue 26 sont libres, grâce aux orifices 28 positionnés à leur niveau. Le patch 19 est replié sur les tranches du voile 23. [0037] En figure 8, on a représenté l'intérieur de la roue 21, selon l'angle de vue VIII indiqué en figure 7, et on voit que sur une section de chacune des branches du voile 23, 25 les ailettes 30 du patch 29, repliées au-delà de la tranche du voile 23, recouvrent la surface interne du voile 23. Les ailettes gauche et droite sont dimensionnées en sorte de se rejoindre sur la face interne du voile 23. [0038] Sur cette figure, on peut voir le passage 25 pour la fusée, mais celui-ci est occulté du côté externe de la roue 21 par le patch 29. On voit également les trous pour goujon de roue 26, et ceux-ci, contrairement au passage de fusée 25 ne sont pas occultés. 5 [0039] On précise que dans chacun de ces modes de réalisation (figures 1 à 8) le patch 9, 19 ou 29 est composé d'un empilement de tissus de type fibres de verre ou fibres de carbone, les tissus étant pré-imprégnés de résine thermodurcissable ou thermoplastique. On précise que le patch peut être composé de plusieurs couches empilées les unes sur 5 les autres selon plusieurs orientations des fibres. Il a une épaisseur de moins de 1 mm. [0040] La roue 1, 11, 21 est fabriquée par un processus de fonderie ou de forge. [0041] L'empilement de tissus est alors positionné sur la roue avec un film d'adhésif entre la surface du voile 3, 13 ou 23 et le patch 9, 19 et 29. [0042] Le film d'adhésif peut être incorporé de manière fixe au patch 9, 19 ou 29 avant 10 sa mise en place ou être un film libre, positionné entre le patch et la matière de la roue, dans le moule. Quel que soit le choix retenu, l'ensemble constitué de la roue en aluminium de l'adhésif et du patch sont positionnés dans un moule, qui est ensuite placée sous une presse qui est fermée. Une fois la presse fermée, une opération de chauffage permet de terminer la cuisson de l'ensemble constitué de la roue en aluminium, de l'adhésif et du 15 patch et de réaliser l'adhésion entre le patch et la roue. Ce chauffage est réalisé bien en- dessous de la température qui serait utilisée pour une opération de fonderie. [0043] Grâce à cette manière de faire, on obtient une roue en aluminium aux performances mécaniques et acoustiques améliorées, sans pour autant que sa masse soit augmentée de manière significative. 20 [0044] Dans le cas où le patch 9, 19 ou 29 utilisé est un patch en fibres de carbone, celui-ci apporte un effet de style qui permet d'utiliser la roue directement sans mise en oeuvre d'un habillage de style coûteux et dont la mise en oeuvre est consommatrice de temps. Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, il est cependant invisible une fois monté sur la roue et ne participe donc pas à son esthétique. 25 [0045] Par ailleurs, la roue obtenue ainsi a une analyse du cycle de vie favorable, et de bonnes performances acoustiques. [0046] L'amélioration des performances mécaniques de la roue est particulièrement appréciable dans le cas d'un véhicule sportif. [0047] La mise en place du patch peut être faite sur certaines roues destinées à certains 30 marchés, et ne pas être effectuée sur d'autres roues destinées à d'autres REVENDICATIONS1. Roue en aluminium (1 ; 11 ; 21) pour véhicule automobile comprenant une jante (2; 12 ; 22) définissant une face externe de la roue et une face interne de la roue et un voile (3; 13; 23) formé intégralement avec la jante du côté de la face externe, caractérisée en ce que la roue comporte de plus un renfort (9; 19 ; 29) en matériau composite comprenant une structure tissée et une matrice de matériau polymérique, le renfort (9 ; 19 ; 29) étant collé sur le voile (3 ; 13 ; 23) par un adhésif. 2. Roue en aluminium (1 ; 11 ; 21) pour véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit matériau polymérique est une résine thermodurcissable. 3. Roue en aluminium (1 ; 11 ; 21) pour véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit matériau polymérique est une résine thermoplastique. 4. Roue en aluminium (11) pour véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit renfort (19) est collé sur le côté externe du voile (13). 5. Roue en aluminium (1) pour véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit renfort (9) est collé sur le côté interne du voile (3). 6. Roue en aluminium (21) pour véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit renfort (29) est collé sur un côté du voile (23), celui-ci étant constitué de rayons concentriques sur les tranches desquels le renfort est aussi collé, le renfort s'étendant au-delà des tranches en sorte d'être collé sur les deux côtés du voile (23). 7. Roue en aluminium (1 ; 11 ; 21) pour véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la structure tissée est en fibres de carbone, ou de verre, ou de kevlar. 8. Procédé de fabrication d'une roue en aluminium (1 ; 11 ; 21) pour véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant une étape de formation de la structure de la roue (2, 3 ; 12, 13 ; 22, 23) pour minimiser sa masse, puis une étape de collage du renfort (9 ; 19 ; 29) sur le voile par chauffage de l'adhésif dans une presse dans laquelle la roue (1 ; 11 ; 21) est placée avec le renfort sur le voile (3 ; 13 ; 23). 7 9. .Véhicule automobile comprenant une roue en aluminium selon l'une des revendications 1 à 7.