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" ROUES, EN PARTICULIER DES ROUES A- RAYONS POUR DES VEHICULES
DE TOUT GENRE, ET PROCEDE DE FABRICATION DE TELLES ROUES ".
Demande de brevet allemand en sa faveur du 10 Novembre 1938.
La présente invention a pour objet des roues, en particulier des roues à rayons, pour des véhicules de tout genre ainsi qu'un procédé de fabrication de telles roues.
Dans la fabrication des roues à voile(ou à disque), on se sert de tales ominaires dans lesquelles on découpe des rondelles, c'est-à-dire des disques ronds,à partir desquelles on forme le voile de la roue,par laminage ,,et par emboutissage. Comme il se produit dans ce procédé des
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déchets de matière première considérables, on a déjà propo- sé de fabriquer des ébauches de rondelles ou de disques d'une manière telle qu'on subdivise d'abord la tôle en plaques rectangulaires dont les bords ont une longueur inférieure au diamètre des rondelles ou disques à fabriquer. Ainsi, on obtient, lors du découpage de ces portions de tôle rectan- gulaires, des rondelles qui présentent,à leur périphérie,des aplatissements rectilignes et régulièrement répartis.
Si on produit, à partir de ces rondelles, le rebord nécessaire pour le flasque de la roue à disque à l'aide d'un laminage ou d'un emboutissage, le bord antérieur présente des disaonti- nuités sans que de telles discontinuités apparaissent sur le disque ou le voile lui-même. Toutefois, ce procédé connu ne permettait qu'une économie très faible de matière première, étant- donné que le disque de la roue qui est maintenu tel quel présente la majeure partie du voile ou de l'assiette de la roue.
Suivant l'invention, on prépare,en renonçant volon- tairement au disque de la roue, un corps de roue présentant la forme d'une roue à rais (rayons) en emboutissant le voile ou l'assiette de la roue à partir d'une pièce découpée en forme d'un polygone, dont la diagonale a une longueur telle- ment faible qu'elle est essentiellement plus petite que le diamètre de la rondelle. Le voile ou l'assiette de roue em- bouti à partir de cette coupe polygonale présente la forme d'une roue à rais comportant des évidements entre les extré- mités des rais ou rayons auxquelles est fixée la jante.Sui- vant qu'on part d'une coupe polygonale,octogonale,hexagonale ou quadrangulaire.on obtient respectivement des roues à huit, - six et quatre rais.
Les angles de cette coupe ou pièce décou-
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pée polygonale sont,de préférence, arrondis,notamment dans le cas d'une coupe carrée,
Pour obtenir une économie de matière première éle- vée, il peut être avantageux de laminer les parties de la pièce polygonale découpée dans le sens diagonal uniformément vers toutes les directions pour obtenir des.pattes. Ceci a pour effet de diminuer l'épaisseur de la paroi progressive- ment vers l'extérieur et correspond en même temps aux ef- forts allant en diminuant produits par les couples de flexion particulièrement importantes qui se produisent en service.
Or, on a constaté qu'il n'est pas nécessaire de prévoir des brides :rabattues aux angles de le, pièce découpée polygonale ou aux pattes laminées pour fixer le corps à rais sur la jante.mais qu'on obtient une résistance largement suf- fisante de la roue même dans le cas où on soude les rais di- rectement, avec leur bord extérieur, sur la surface intérieu- re de la jante, sous un angle obtus, en particulier à liaide de la soudure à l'arc électrique.
Pour augmenter la résistance du corps de la toua, il est utile de donner aux rais ou rayons une forme bombée ou autrement profilée;en particulier, il est avantageux d'augmenter la résistance en formant des nervures par embou- tissage aussi bien dans les rais que dans la partie princi- pale de la roueà rais, les nervures des rais passant ensens radial, tandis que les nervures de la partie principale de la roue à rais présentent la forme de cercles concentriques autour du moyeu. Cette augmentation de la résistance permet d'utiliser des tôles de faible épaisseur ce qui permet d'ob- tenir une réduction supplémentaire du poids et par conséquent une économie de matière plus élevée.
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Pour mieux faire comprendre l'invention, on va décrire ci-après, en référence aux dessins annexés,donnés à titre d'exemple seulement,plusieurs modes de réalisation.
La fig.1 montre schématiquement une vue en plan d'une pièce en tôle découpée sous une forme carrée et destinée à une roue à rais suivant l'invention et permet la compamson avec les dimensions d'une pièce en tale dé- coupée telle qu'il a été nécessaire jusqu'ici pour des roues de la même grandeur.
La fig.2 indique le procédé de fabrication de la pièce en tale découpée comportant des angles élargis par laminage.
La fig.3 est une vue de face d'un voile de roue (ou assiette de roue) sur lequel est montée la jante.
La fig.4 est une coupe radiale de la roue sui- vant la fig.3.
La fig. 5 montre un autre mode de réalisation du corps de roue suivant lequel les rais sont reliés à la jante par soudure et sous un angle- obtus,
La fig. 6 est une coupe radiale suivant la ligne VI-VI de la fig.5.
La fig.7 montre une coupe transversale du rais de la roue comportant une nervure obtenue par emboutissage suivant la ligne VII-VII de la fig.5,
La fig.8 montre une coupe transversale,suivant la ligne VIII-VIII de la fig. 5, d'un rayon de forme bombée.
La fig.9 est une vue en coupe transversale du disque,suivant la ligne IX-IX de la fig.5,présentant un bord libre rabattu.
La fig.10 est une vue en coupe du disque,sui- vant la ligne X-X de la fig,5tcomportant un rais radial,
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partiellement entaillé, les deux côtés du rais étant écar- tés.
Suivant le mode de réalisation' de la fig,l,on part pour la fabrication d'une feuille en tôle de forme carrée 1, Cette feuille en tôle est de préféren'ce tronçonnée d'un fer universel, Jusqu'ici,il fallait choisir la longueur des bords de la pièce découpée carrée 2 (représentée en traits mixtes) au moins égale au diamètre D de la rondelle pour pouvoir découper les rondelles ou disques dans la tôle,Sui- vant le nouveau procédé,il suffit que les angles de la tale découpée de forme carrée touchent la périphérie de la ron- delle ou,de préférence, dépassent légèrement cette périphé- rie.
Dans ce cas, le cercle de la rondelle ou du disque sert de mesure de comparaison pour les dimensions des tôles conjuguées à chaque diamètre de roue, On voit sur la fig,l qu'on réalise une économie de 30% à 40% de matière dans le cas où les quatre angles du carré dépassent le cercle de la rondelle d'une manière telle qu'on assure une fixation solide sur la jante après avoir rabattu ces angles.
Dans le cas d'un diamètre de rondelle D égal à
630 mm.environ, comme on l'utilisait jusqu'ici pour une roue dont la jante avait un diamètre de 500 mm.environ, on avait besoin jusqu'ici d'une tôle carrée 2 dont la longueur des côtés était au moins égale à 630 mm.Suivant le procédé se- lon l'invention, on peut réaliser une liaison de résistance et solidité suffisantes entre le voile à quatre ra,is 10 (fig.4) et la jante 15 en utilisant une tale carrée 1 de longueur des côtés de 480 mm.seulement dans laquelle le cercle R de la rondelle ayant le diamètre D découpe aux angles des arcs 3 d'une longueur de 120 =,
environ*
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On peut obtenir une réduction -supplémentaire des quantités de matière nécessaire en provoquant un élargisse- ment de la tôle carrée par laminage vers les quatre angles.
Dans ce cas,on part d'une plaque en tôle carrée 4 (voir la fig.2) qui ne comporte que la moitié environ de la matière de la tôle carrée 2(représentée en traits mixtes) utilisée ,jusqu'ici. Les quatre bords de la tôle carrée 4 sont sou - mis à un laminage dans le sens diagonal (flèches a) en formant des pattes 5,6,7,8 jusqu'à ce que ces pattes attei- gnent la périphérie R de la rondelle de diamètre D sur une largeur suffisante, c'est-à-dire sur une largeur approxima- tivement égale à celle des arcs 3 de la fig.l. On obtient ainsi une tôle 9 à contours échancrés.
A partir de la tôle carrée 1 (fig.l) ou de la tôle 9 (fig. 2), on forme alors par emboutissage le voile ou l'assiette 10 de la roue (fig.4). Les bords du voile de la roue obtenus après cet emboutissage sont représentés respectivement par des traits discontinus 3a et 5a à 8a sur les fig.s.1 et 2. Une roue à quatre rais présente alors des échancrures 11, 12, 13 ,14 entre les quatre rais qui ser- vent en même temps d'orifices à main ,comme il faut les produire jusqu'ici ultérieurement dans des disques en décou- pant des ouvertures particulières. Cette liaison des rais avec la jante 15 est complètement suffisante pour pouvoir supporter tous les efforts, même dans le cas où on réduit les dimensions de la tôle carrée servant de matrice de base jusqu'à ce que les échancrures 11 à 14 atteignent le cercle du moyeu16.
Bien entendu, il faut varier la grandeur et l'épaisseur des rais suivant les besoins dus aux efforts que la roue a à sabir, Eventuellement,on pourra compenser
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des irrégularités qui pourraient se produire sur les con- tours en raison du haminage à l'aide d'un découpage ulté- rieur des bords latéraux suivant un arc de cercle régulier, ce qui aurait pour effet d'améliorer l'aspect de la roue.
De la même manière indiquée ci-dessus pour une tale carrée dans les deux exemples de réalisation,on pourra aussi fabriquer des roues à six ou à huit rais suivant qu'on part de fer universel duquel on tronçonne des pièces ou de feuilles en tôle à partir desquelles on pré pare,par lamina- ge, des hexagones,des octogones eu d'une façon générale des polygones réguliers ;les hexagones présentent dans le cas de feuilles de tle de dimensions plus grandes et de voiles de roue plus petits l'avantage que des déchets ne se for- ment qu'aux bords de la feuille en tôle puisque par ail- leurs une surface peut facilement être subdivisée en hexa- gones réguliers.
La résistance et solidité du voile de la roue est augmentée, d'une manière comme en sole en y for- mant des nervures 17 par emboutissage.
Dans 1'exemple de réalisation représenté sur les figures 5 à 10, le corps de la roue 18 est fixé sur jante 19 par soudure au bord extérieur des rais en 20, Le rais 21 présente en coupe une forme bombée,comme on voit sur la fig.8 tandis que le rais 22 ainsi que le portion 23 située, entre les rais 21 et 22 sont munis respectivement de nervures 24 et 25, Une coupe transversale du rais 22 com- portant la nervure 24 est représentée sur la fig.7. En vue daugmenter la rigidité, on peut aussi rabattre le bord li- bre des rais vers l'intérieur en formant une bride courte
26(voir la fig.9) Enfin,
on pourra donner aux rais une forme telle qu'ils sontpartiellement entaillés au milieu
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à partir de leur bord extérieur 28 jusqu'au point 27 envi- ron, comme on voit sur les figs.5 et 7. Les deux portions ainsi formées 27a, 27b du rais étant décalées l'une par rapport à l'autre d'une manière telle, qu'elles occupent des positions écartées. Au point 27, c'est-à-dire à 1'ex- trémité de l'entaille, ainsi qu'aux points de liaison des extrémités des rais avec la jante, on prévoie des lignes de soudure pour le renforcement ou la fixation. Ce mode de réalisation permet également d'obtenir une stabilité oonsi- dérablement accrue, en particulier, eu égard aux efforts de flexion latéraux. Le mode de réalisation suivant les figs.
5 à 10 permet d'obtenir exactement une économie de 50% de matière par rapport aux roues à disque au à voile de cons- truction habituelle.
Bien entendu, le renforcement par des nervures peut être varié d'une manière quelconque dans le cadre de l'invention. De même, on pourra choisir des formes de sec- tion quelconques des nervures suivant la grandeur et la forme de la roue.
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"WHEELS, IN PARTICULAR WHEELS WITH SPOKES FOR VEHICLES
OF ANY KIND, AND METHOD OF MANUFACTURING SUCH WHEELS ".
German patent application in his favor of November 10, 1938.
The subject of the present invention is wheels, in particular spoked wheels, for vehicles of all kinds, as well as a method of manufacturing such wheels.
In the manufacture of sail (or disc) wheels, ominary tales are used in which washers are cut, that is to say round discs, from which the veil of the wheel is formed, by rolling. ,, and by stamping. As it occurs in this process
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Considerable waste of raw material, it has already been proposed to manufacture blanks for washers or discs in such a way that the sheet metal is first subdivided into rectangular plates, the edges of which have a length less than the diameter of the washers or discs to manufacture. Thus, when cutting these rectangular sheet metal portions, washers are obtained which have, at their periphery, rectilinear and regularly distributed flattening.
If one produces, from these washers, the rim necessary for the flange of the disc wheel by means of rolling or stamping, the leading edge exhibits discontinuities without such discontinuities appearing on the disc or the veil itself. However, this known process allowed only a very small saving in raw material, given that the disc of the wheel which is kept as it is, exhibits the major part of the runout or the trim of the wheel.
According to the invention, a wheel body having the shape of a spoke wheel (spokes) is prepared, by voluntarily dispensing with the disc of the wheel, by stamping the web or the base of the wheel from a piece cut in the shape of a polygon, the diagonal of which has such a short length that it is essentially smaller than the diameter of the washer. The web or wheel base cut out from this polygonal section has the shape of a spoke wheel having recesses between the ends of the spokes or spokes to which the rim is attached. starts with a polygonal, octagonal, hexagonal or quadrangular cut. We obtain eight, six and four spoke wheels respectively.
The angles of this cut or cutout
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polygonal sword are preferably rounded, in particular in the case of a square cut,
In order to obtain a high saving in raw material, it may be advantageous to roll the parts of the polygonal piece cut in the diagonal direction uniformly in all directions to obtain legs. This has the effect of reducing the thickness of the wall gradually towards the outside and at the same time corresponds to the decreasing stresses produced by the particularly large bending torques which occur in service.
However, it has been found that it is not necessary to provide flanges: folded at the angles of the, polygonal cutout or with rolled tabs to fix the body with spokes on the rim. But that we obtain a largely sufficient resistance. - making the wheel even when the spokes are welded directly, with their outer edge, on the inside surface of the rim, at an obtuse angle, in particular by means of electric arc welding .
To increase the resistance of the body of the toua, it is useful to give the spokes or spokes a domed or otherwise contoured shape; in particular, it is advantageous to increase the resistance by forming ribs by embossing both in the spokes that in the main part of the spoke wheel, the ribs of the spokes passing radially, while the ribs of the main part of the spoke wheel have the shape of concentric circles around the hub. This increase in strength makes it possible to use thin sheets, which makes it possible to obtain an additional reduction in weight and consequently a greater saving in material.
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In order to better understand the invention, several embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings, given by way of example only.
Fig. 1 shows schematically a plan view of a sheet metal part cut in a square shape and intended for a spoke wheel according to the invention and allows the compamson with the dimensions of a tale cut out such as 'it has been necessary heretofore for wheels of the same size.
Fig. 2 shows the manufacturing process of the cut tale piece with enlarged angles by rolling.
FIG. 3 is a front view of a wheel wall (or wheel plate) on which the rim is mounted.
Fig.4 is a radial section of the wheel as shown in Fig.3.
Fig. 5 shows another embodiment of the wheel body in which the spokes are connected to the rim by welding and at an obtuse angle,
Fig. 6 is a radial section along the line VI-VI of fig.5.
Fig. 7 shows a cross section of the spokes of the wheel comprising a rib obtained by stamping along line VII-VII of fig. 5,
Fig. 8 shows a cross section, taken along the line VIII-VIII of fig. 5, with a rounded radius.
Fig.9 is a cross sectional view of the disc, along the line IX-IX of Fig.5, having a folded free edge.
Fig. 10 is a sectional view of the disc, taken along the line X-X of fig, 5t comprising a radial spoke,
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partially notched, both sides of the spokes separated.
According to the embodiment 'of fig, 1, we start for the manufacture of a sheet of sheet metal of square shape 1, This sheet of sheet is preferably cut from a universal iron, Until now, it was necessary choose the length of the edges of the square cutout 2 (shown in phantom lines) at least equal to the diameter D of the washer in order to be able to cut the washers or discs in the sheet, Following the new process, it is sufficient that the angles of the square-shaped cutout touches the periphery of the washer or, preferably, slightly beyond this periphery.
In this case, the circle of the washer or of the disc serves as a comparison measure for the dimensions of the sheets combined with each wheel diameter, It can be seen in fig, l that a saving of 30% to 40% of material is achieved. in the event that the four corners of the square go beyond the circle of the washer in such a way that a firm fixation is ensured on the rim after having folded these angles.
In the case of a washer diameter D equal to
630 mm. Approximately, as it was used until now for a wheel whose rim had a diameter of 500 mm. Approximately, one required until now a square plate 2 whose length of the sides was at least equal to 630 mm. Following the process according to the invention, a bond of sufficient strength and strength can be made between the four-row web, is 10 (fig. 4) and the rim 15 by using a square gauge 1 of length of sides of 480 mm. only in which the circle R of the washer having the diameter D cuts at the angles of the arcs 3 with a length of 120 =,
about*
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A further reduction in the amounts of material required can be obtained by causing the square sheet to widen by rolling towards the four angles.
In this case, we start with a square sheet metal plate 4 (see FIG. 2) which comprises only about half of the material of the square sheet metal 2 (shown in phantom) used so far. The four edges of the square sheet 4 are subjected to rolling in the diagonal direction (arrows a) forming tabs 5,6,7,8 until these tabs reach the periphery R of the washer. of diameter D over a sufficient width, that is to say over a width approximately equal to that of the arcs 3 of FIG. This gives a sheet 9 with scalloped contours.
From the square sheet 1 (fig.l) or the sheet 9 (fig. 2), the web or plate 10 of the wheel is then formed by stamping (fig.4). The edges of the web of the wheel obtained after this stamping are represented respectively by broken lines 3a and 5a to 8a in fig.s.1 and 2. A four-spoke wheel then has notches 11, 12, 13, 14 between the four spokes which at the same time serve as hand openings, as it has been necessary to produce them until now later in discs by cutting out particular openings. This connection of the spokes with the rim 15 is completely sufficient to be able to withstand all the forces, even in the case where the dimensions of the square sheet serving as the base matrix are reduced until the notches 11 to 14 reach the circle of the hub16.
Of course, it is necessary to vary the size and the thickness of the spokes according to the needs due to the forces that the wheel has to sabir, Optionally, we can compensate
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irregularities which could occur on the edges due to the haminage by means of a subsequent cutting of the side edges in a regular arc of a circle, which would have the effect of improving the appearance of the wheel .
In the same way indicated above for a square plate in the two exemplary embodiments, it is also possible to manufacture wheels with six or eight spokes depending on whether we start with universal iron from which parts or sheets of sheet metal are cut. from which one prepares, by rolling, hexagons, octagons had generally regular polygons; the hexagons present in the case of sheets of sheet of larger dimensions and of smaller wheel sails the advantage that debris only forms at the edges of the sheet metal, since in addition a surface can easily be subdivided into regular hexagons.
The resistance and solidity of the wheel web is increased, in a sole manner by forming ribs 17 therein by stamping.
In the exemplary embodiment shown in FIGS. 5 to 10, the body of the wheel 18 is fixed to the rim 19 by welding to the outer edge of the spokes at 20, The spokes 21 have a domed shape in section, as seen in FIG. fig.8 while the spoke 22 as well as the portion 23 located between the spokes 21 and 22 are provided respectively with ribs 24 and 25, a cross section of the spoke 22 comprising the rib 24 is shown in fig.7. In order to increase the rigidity, the free edge of the spokes can also be folded inwards by forming a short strap.
26 (see fig. 9) Finally,
we can give the spokes a shape such that they are partially notched in the middle
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from their outer edge 28 to approximately point 27, as seen in Figs. 5 and 7. The two portions thus formed 27a, 27b of the spokes being offset with respect to each other by in such a way that they occupy remote positions. At point 27, that is to say at the end of the notch, as well as at the points of connection of the ends of the spokes with the rim, weld lines are provided for reinforcement or fixing. This embodiment also makes it possible to obtain a considerably increased stability, in particular, with regard to the lateral bending forces. The embodiment according to figs.
5 to 10 allows to obtain a saving of exactly 50% of material compared to disc wheels with sail of usual construction.
Of course, the reinforcement by ribs can be varied in any way within the scope of the invention. Likewise, any shapes of section of the ribs can be chosen depending on the size and shape of the wheel.