ROUES DE VOITURE
L’ensemble de roue (fig. 1.) se compose d’éléments métalliques (disque 1 et sac 2) et d’éléments élastiques (pneu 3 et chambre à air 4). Le pneu avec la chambre et l’air comprimé à l’intérieur forment l’ensemble appelé pneu. Certaines voitures, comme vous le verrez ci-dessous, utilisent des pneus sans chambre à air.
La grande diversité des destinations et des conditions d’utilisation des automobiles a imposé des exigences multiples et parfois contradictoires aux roues. Les exigences les plus générales pour les roues sont : la sécurité de fonctionnement, le confort et l’économie.
La sécurité de fonctionnement est satisfaite par les roues si elles ont une résistance appropriée, une bonne adhérence à la chaussée dans différents régimes de circulation et conditions routières, une étanchéité parfaite et si elles assurent la stabilité et la bonne tenue de route de la voiture.
Le confort est donné par la capacité de la partie élastique de la roue (pneu) à amortir les oscillations et à réduire le bruit produit pendant la course.
L’économie, qui est conditionnée par la quantité d’énergie consommée lors de la déformation du pneumatique, la capacité de charge, la durabilité et le coût de fabrication, est aujourd’hui l’une des exigences les plus importantes et à laquelle la priorité est donnée.
1. CONSTRUCTION DES ÉLÉMENTS MÉTALLIQUES DES ROUES.
Dans la plupart des cas, le disque de roue est réalisé en tôle d’acier moulée. La fixation du pneu à la jante se fait par soudage ou rivetage, et le moyeu de roue est fixé avec des goujons. Afin de réduire la masse et d’augmenter la rigidité, dans certaines voitures, des moyeux à rayons coulés (gros camions) ou étirés (voitures de sport) sont utilisés à la place du disque.
La jante est la partie de la roue sur laquelle est monté le pneumatique et est réalisée par emboutissage en tôle d’acier ou en alliages légers. Les jantes de voiture sont de deux types : profondes (non amovibles) et plates (amovibles).
Fig.1 : 1 disque ; 2 jantes ; 3 pneus ; 4-air ;
Fig. 2 : Jante à profil profond : 1.a-indentation au milieu ; profils b,c de certains rebords profonds ;
Fig. 3:1-jante ; 2 disques ; anneau à 3 côtés; Guide élastique 4 pouces ; canal à 5 anneaux ; 6-épaules ;
Les jantes à profil profond (fig. 2) sont utilisées sur les voitures particulières et les camions de petit tonnage. L’indentation au milieu 1 (fig. 2.a) est utilisée pour le montage et le démontage des pneus. La figure 2.b montre le profil d’une jante profonde en feuillard d’acier, et la figure 2.c montre le profil d’une jante en alliage léger. Dans ce dernier cas, les parties les plus exigeantes de la jante peuvent être renforcées, mais leur coût et leur poids augmentent par rapport à celles réalisées en tôle.
Pour les voitures plus lourdes (camions de gros tonnage et bus) dans lesquelles les pneus – correspondant aux exigences de fonctionnement – ont une rigidité accrue et les talons de pneu sont munis de plusieurs cordons d’un fil, des jantes démontables composées de deux parties ou plus sont utilisées. La figure 3 montre deux types de jantes plates. Les bords du pneu sont maintenus du côté gauche par le numéro 6 de la jante 1 (fig.3.), et du côté droit par l’anneau latéral 3. Celui-ci est fixé avec l’anneau de guidage élastique 4, sectionné, qui pénètre dans le canal annulaire 5 de la jante. Le disque de roue était marqué de 2, muni de trous pour le réduire de la masse et pour la ventilation. La figure 3.b montre la construction de la jante plate utilisée dans les camions.
Fig.4 : a – jantes à épaulement incliné ; b – rebord cylindrique.
Fig.5 :a) jante cylindrique : jante à 1 base ; anneau à 2 côtés; 3 bagues de fermeture ; b) jante à 1 base ; 2 anneaux latéraux fermés ; 3 anneaux avec épaulement incliné ; 4 anneaux de fermeture ; c) jante à 1 base ; 2 anneaux latéraux fermés ; 3 anneaux avec épaulement latéral incliné ; 4 anneaux de fermeture ; d) 1-anneau avec épaulement incliné ; anneau à 2 côtés; e) rebord conique segmenté.
Concernant le profil des jantes plates, il peut être cylindrique ou légèrement conique, avec un épaulement incliné à 50. La figure montre la différence entre les contours des lits de pneus sur des jantes cylindriques (fig. b) et sur des jantes avec un épaulement incliné à 50 (fig. a).
La jante à épaulement incliné assure un meilleur centrage du pneu, car son talon se rétrécit lorsque la chambre se remplit d’air, donnant le léchage d’inclinaison de 50et reste ainsi immobilisé, quelles que soient les variations de charge intervenues. Avec des jantes cylindriques, un jeu apparaît 
entre le fond du bourrelet et l’épaulement de la jante, ce qui favorise les frottements entre la jante et le pneumatique et peut détruire le bourrelet. Pour cette raison, la fabrication de jantes cylindriques est interdite dans certains états.
Les profils de jante plate les plus utilisés sont représentés sur la figure 5. Sur la figure 5. a, la jante cylindrique est représentée en trois parties : la jante de base 1, la bague latérale fermée 2 et la bague de fermeture 3, sectionnée, qui est montée cintrée en le canal formé entre le rebord 1 et l’anneau 2. Dans le cas du rebord de la figure 5.b, l’anneau de fermeture 3 est fait d’une seule pièce avec l’épaulement incliné qui forme la conicité, et sur la figure 5.c, le La jante est formée de quatre éléments : la jante de base 1, l’anneau latéral fermé 2, muni d’un talon de sécurité, l’anneau à épaulement incliné 3, sectionné et l’anneau de fermeture 4, sécurisé contre les sorties par le talon de l’anneau latéral 2. La figure 5.d montre la jante en deux parties. Dans ce cas, la bague latérale 2 forme un corps commun avec l’épaulement incliné et doit être sectionnée pour être montée. Le rebord conique segmenté (3 segments) est représenté sur la figure 5. e.
Avec des jantes cylindriques, il est possible que deux ou trois tailles proches des pneus puissent être utilisées pour une taille de jante. L’utilisation de jantes à épaulement incliné imposait une stricte correspondance entre les dimensions des jantes et les dimensions des pneumatiques.
Les pneus tubeless sont utilisés ces derniers temps. Cependant, ils ne nécessitent pas de jantes fondamentalement différentes, mais ils exigent que la base soit très propre, tous les rivets et soudures assurent une étanchéité parfaite.
Pour les pneus tubeless, pour les véhicules de transport, on utilise des jantes monobloc profondes, avec l’épaulement incliné à 150. Sur cet épaulement, le bourrelet est pressé par la pression d’air interne, assurant un ajustement serré du pneu sur la jante. Le bord de taille réduite de la jante sert uniquement à guider et à limiter le pneumatique dans le sens latéral. En figue. 6. un tel rebord est représenté en comparaison avec un rebord incliné à 50pour des pneumatiques de dimensions approximativement égales.
Figure 6. Jante tubeless profonde avec 15 cylindres en ligne0et à 50.
2 Construction de pneus.
Le pneu est une membrane élastique à parois minces, de forme toroïdale, remplie d’air comprimé et représente la partie élastique de l’ensemble roue de la voiture.
L’élément de base du pneu est le pneu. Les pneus peuvent être classés selon la taille et les conditions de fonctionnement, en : pneus pour voitures particulières, camions et autobus, voitures spéciales, etc.
La figure 7 montre la construction d’un pneu de voiture.
Le pneumatique est monté sur la jante avec un profil profond 1, de manière à ce que la valve 2 soit en regard de son siège dans la jante. La valve est fixée hermétiquement dans la chambre à air 8. Le corps du pneumatique est composé de la carcasse 3, de la ceinture de protection ou frein 6, du bourrelet renforcé par le câble d’acier 5, du flanc 7 et de la bande de roulement 9.
Fig. 7. Construction d’un pneu de voiture.
1 – jante à profil profond;
2 – soupape;
3 – boîtier;
4 – talon;
5 – câble en acier ;
6 – ceinture de sécurité;
7 – flanc;
8 – chambre à air comprimé;
9 – bande de roulement;
La carcasse, qui constitue le squelette du pneu, subit les plus grands efforts qui surviennent lors de l’exploitation. Il est composé d’un certain nombre de couches de tissu spécial appelées couches centrales.
La matière du cordon peut être : du coton, de la soie, de la viscose, des fils de verre, des fils de polyamide ou de polyester et des fils métalliques. Dans tous les cas, les cordons sont imbibés d’un mélange de caoutchouc spécial pour les protéger des frottements entre eux qui les usent. Le boîtier a un certain nombre de couches de cordon gommé, chaque couche ayant les fils orientés dans la direction opposée à la couche suivante. angle 
(fig.8.) que font les fils des différentes couches de tissus avec le plan médian de la roue revêt une importance particulière.
Figure 8. L’angle de la couche du cœur avec le plan médian de la roue.
En fonction de la taille de cet angle, il existe deux types de construction de pneus : les pneus à construction diagonale (pneus conventionnels), dans lesquels les fils de câble sont disposés en diagonale dans la carcasse (fig. 9. a) et les pneus à construction radiale, dans lesquels les fils du cœur sont disposés méridiens (fig. 9. b) et qui sont munis de ceintures rigides briseuses.
Fig. 9. Type de pneus :
a – diagonale;
b – radiale.
En raison d’une durabilité et d’une économie plus élevées, les pneus à construction radiale ont récemment gagné une utilisation plus large par rapport aux pneus à construction radiale.
La bande de roulement protège le boîtier et la caméra contre les dommages et l’usure, transmet l’effort de traction et de freinage et augmente l’adhérence à la route. Du point de vue de la conception de la bande de roulement, les pneus sont classés en : route, universel et pour diverses conditions routières et climatiques. Le profil de la route garantit des vitesses de conduite élevées et une sécurité accrue sur les routes à revêtement dur. La figure 10 montre les profils des bandes de roulement de type routier utilisées dans les voitures particulières. Profil avec nervures longitudinales droites et petites saillies transversales (fig. 10, a) ; côtes en forme de zigzag et de rainures étroites en zigzag (fig. 10, b); la forme combinée de larges rainures avec des rainures étroites en zigzag et avec des nervures distribuées (fig. 10, c).
Dans les profilés actuels, les nervures longitudinales prédominent, le type de profilé à brosse s’use de manière inégale du fait de la mobilité du profilé et empêche l’élimination de l’eau lors de la conduite sur route mouillée en resserrant les parois des rainures.
Fig. 10. Bande de roulement:
a – profil avec nervures longitudinales droites et petites saillies transversales;
b – nervures en forme de zigzag et avec des rainures étroites en zigzag;
c – la forme combinée de larges rainures en zigzag avec des rainures étroites en zigzag et avec des rainures réparties.
Pour les routes déformables, le profil de la bande de roulement est réalisé avec de larges nervures et rainures afin que les nervures écrasent la couche de boue ou de cambouis et l’évacuent par les rainures.
Pour la conduite sur des routes enneigées, on utilise des pneus d’hiver spéciaux dont le profil est pourvu d’un grand nombre d’éléments en forme d’échecs, avec des arêtes vives formées par des rainures longitudinales et transversales (fig. 11). La figure 11a montre le pneu d’hiver produit par Continental, et la figure 11b montre un pneu d’hiver à canal central produit par Metzeler-Blizzard.
Fig. 11. Pneus spéciaux hiver :
a – le pneu produit par la société Sontinental ;
b – le pneu produit par Metzler-Blizzard.
Pour la sécurité de la circulation sur les routes recouvertes de verglas, des cibles en métal dur sont insérées dans la voie de circulation. L’efficacité de ces enveloppes dépend du nombre de cibles situées simultanément dans la surface de contact et de leur hauteur mesurée depuis l’extérieur de la bande de roulement (1,01,5 04).
La ceinture de protection ou rupteur fait le lien entre la bande de roulement et la carcasse en absorbant une partie des chocs qui se produisent lors du roulage du pneumatique. Le frein est prévu pour tous les pneus radiaux et partiellement pour les pneus diagonaux.
Les bourrelets constituent la partie rigide du pneumatique et permettent d’obtenir une fixation résistante de celui-ci sur la jante. À l’intérieur du talon se trouve un insert métallique 5 (fig. 12.) isolé avec un mélange de caoutchouc qui assure la rigidité nécessaire. Le nombre de ces inserts métalliques dépend du nombre de couches d’âme du boîtier. Les fils métalliques isolés sous le mélange de caoutchouc sont recouverts d’une bande de renfort avec laquelle ils sont fixés au boîtier.
Les flancs protègent les parois latérales de la carcasse et forment généralement un tout unitaire avec la bande de roulement.
La chambre à air est un tube annulaire (tor) en caoutchouc à l’intérieur duquel se trouve de l’air, ce qui contribue à l’absorption des chocs lors de la marche. En général, l’épaisseur des parois des chambres à air est comprise entre 1,5 et 3 04. Le caoutchouc à partir duquel la chambre est fabriquée doit être élastique, résistant à la chaleur et étanche à l’air. La soupape à clapet a pour rôle de maintenir l’air sous pression dans la pièce et, si nécessaire, sa sortie vers l’extérieur.
Les pneus destinés aux camions (fig. 12.) sont dotés d’un plus grand nombre de couches de noyau (3) et la rigidité du talon 4 est augmentée par un câble d’acier supplémentaire 5. Dans ces pneus, la chambre à air 2 est protégée par le la gomme 6 et la jante plate 1 est conique sur les bords et composée de trois éléments.
Figue. 12. Pneus de camion
1 – jante plate; 4 – le talon;
2 – chambre à air; 5 – câble en acier supplémentaire ; 3 – couches cardiaques; 6 – élastique.
La figure 13 montre le pneu sans chambre à air. Dans ce cas, le pneu est pourvu à l’intérieur d’une couche de caoutchouc impénétrable 1. Également entre le pneu et le bord de la jante, est inséré le joint d’étanchéité 2. Le couvercle de valve 3 est en caoutchouc et est fixé directement sur la jante.
Figue. 13. Pneu sans rainure de combustion :
1 – couche de caoutchouc impénétrable ;
2 – joint d’étanchéité;
3 – couvercle de soupape en caoutchouc.
La figure 1 montre le schéma d’un pneu de sécurité. Le pneumatique sans chambre 1 et chambre 4, ainsi que celui entre chambre 4 et jante, est rempli d’air comprimé. Si le pneu 1 est crevé, l’air de l’espace extérieur brûle mais l’air de la chambre intérieure reste, de sorte que le risque de perdre la stabilité de la voiture est réduit.
Figue. 1 Schéma d’un pneu de sécurité :
1 – pneu sans chambre à air ;
2 – joints;
3 – soupape;
4 – pièce supplémentaire.
La tendance à éliminer les défauts des roues doubles de l’essieu arrière des camions a conduit à la création de pneus à profil plat (fig. 15.). Ils sont utilisés notamment pour les véhicules spéciaux à essieux multiples, les tracteurs, les remorques, les semi-remorques, etc. Les pneus à profil large présentent les avantages suivants: ils réduisent la masse non suspendue de la voiture, réduisent la résistance au roulement, augmentent l’efficacité des freins et leur durée de vie, car les tambours ont la possibilité de mieux refroidir, une meilleure élasticité, ce qui contribue à l’amélioration des conditions de roulage transport de la charge, capacité de passage accrue du fait de la pression spécifique moyenne plus faible au contact du pneumatique avec la route.
Figue. 15. Pneus à profil large.
Afin d’assurer une répartition plus uniforme des pressions sur la surface de contact avec la route afin d’obtenir une adhérence accrue, nous avons réalisé des pneus avec la construction asymétrique des dessins de la bande de roulement. La figure 16 montre des pneus Michelin XAS de construction radiale avec un profil asymétrique, où la sculpture et l’architecture sont asymétriques étant donné que les deux flancs d’un même pneu roulent dans des conditions différentes. Ce pneu se caractérise par une bonne tenue de route même à grande vitesse, un bon comportement au freinage, une grande durabilité, mais aussi un coût plus élevé. Les pneus à profil asymétrique sont tubeless et avec des cordes en nylon.
Figue. 16. Pneus avec la construction asymétrique des sculptures de la bande de roulement de type Michelin.
Pour les voitures qui travaillent dans des conditions routières extrêmement difficiles (neige, boue, désert, etc.), des pneus spéciaux très larges sont utilisés, afin d’augmenter la surface de contact entre le pneu et la route. La figure 17 montre un tel pneu où l’enveloppe est en nylon ou en tissu capron cord, avec un angle d’inclinaison 
. Les pneus de ce type sont fabriqués sans chambre à air.
Figue. 17. Pneus spéciaux très larges.
Les pneus sont choisis parmi les normes en fonction de la charge maximale. Les principales dimensions et charges de chargement des pneus pour les voitures particulières et les camionnettes sont présentées dans les tableaux de STAS 626/1-91, et pour les camions, les bus, les trolleybus et les remorques de voiture dans les tableaux de STAS 8485-92. Les données concernant les dimensions et les charges de chargement des pneus en construction diagonale sont présentées dans les tableaux de STAS 626/1-91, et pour celles des pneus en construction radiale dans les tableaux de STAS 9090/91.
