Les roues d’une voiture doivent répondre à des exigences multiples et souvent contradictoires. Esthétique et efficacité se rejoignent dans la quasi généralisation des roues en alliage.
Sur le plan technique, elles doivent être légères afin que le poids non-suspendu soit réduit au minimum et que les changements de directionsoient facilités. Tout gain de poids contribue par ailleurs à diminuer la consommation de carburant. Elles doivent rester suffisamment rigides pour répondre rapidement et avec précision aux mouvements du volant, sans, toutefois, que le métal avec lequel elles ont été fabriquées soit fragilisé au point de les rendre cassantes.
| Les caractéristiques des roues sont donc définies par : – un diamètre, exprimé en pouces – une largeur exprimée en pouces (les rebords d’appui du pneu n’étant pas pris en compte) – un entraxe (diamètre, exprimé en millimètres, du cercle passant par le centre des trous de passage des goujons de fixation) – un déport (ou ET), exprimé en millimètres, qui correspond à la distance séparant la platine de fixation et le miieu de la jante – un alésage, exprimé en millimètres, qui correspond au diamètre du trou central de la roue, permettant son centrage sur le moyeux – un nombre d’écrous de fixation. |
Néanmoins, l’élasticité fait également partie des qualités exigibles pour une roue : celle-ci doit être capable de résister aux multiples chocs qu’elle subira tout le temps qu’elle sera en service. À cela s’ajoutent des critères d’esthétisme.
Toutes les roues présentent à leur périphérie une jante (qui n’est en fait qu’une partie de la roue), dont le profil a été étudié en vue non seulement d’assurer le maintien du pneumatique, mais aussi de faciliter la pose ou la dépose de ce dernier. Chaque flanc de la jante présente une partie horizontale ou légèrement inclinée, le repos de talon, destinée à recevoir le talon du pneu ; ces flancs bordent une base creuse, la base, ou fond, de jante.
| Une roue à voile d’acier emboutie |
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| Les roues à voile d’acier embouti sont les plus courantes car les moins coûteuses à fabriquer ; elles sont formées de deux pièces d’acier embouties et assemblées. |
Ainsi, pour monter un pneu sur une roue, on engage une partie d’un talon dans le fond de jante, ce qui permet de faire passer la partie opposée du talon par dessus le bord de jante qui lui correspond ; on répète l’opération pour l’autre talon. Lors du gonflage, les deux talons se mettent progressivement en place sur les repos de talons.
| Équilibrages statique et dynamique des roues | |
Quel que soit le soin apporte a la construction d’une roue, il y a de fortes chances qu’elle ne soit pas équilibrée en raison de la présence d’une petite masse localisée quelque part dans la jante ou dans le pneumatique. Si on n’en tenait pas compte, ce déséquilibre provoquerait des vibrations de la roue inquiétantes et gênantes pour la conduite. Aussi les roues et les pneus doivent-ils être équilibrés avant leur sortie d’usine. Mais l’équilibre des roues peut être détruit soit par un-accident, soit par la simple usure des pneus : vous devez donc faire équilibrer vos roues régulièrement. Il y a deux sortes d’équilibrage l’équilibrage statique et l’équilibrage dynamique. | |
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Équilibrage statique
L’équilibrage statique est effectué en montant la roue sur un manchon en rotation qui est progressivement ralenti, puis arrêté. En fin de rotation, la partie la plus lourde de la roue se trouve naturellement au point le plus bas. Pour corriger ce déséquilibre, un petit contrepoids est agrafé sur chaque flanc (flanc intérieur et flanc extérieur) de la jante dans la partie diamétralement opposée de la roue.
Ces contrepoids consistent en de petits lingots de plomb dont la masse s’échelonne par pas de 5 ou 10 g ; au total, il ne faut généralement pas plus de 60 à 90 g. |
Équilibrage dynamique
Même lorsque la roue a été équilibrée statiquement, elle peut encore présenter un déséquilibre ; l’équilibrage statique suppose en effet que le balourd et le contrepoids sont dans le même plan, ce qui n’est pas nécessairement le cas.
L’équilibrage dynamique s’effectue sur deux plans et ne peut être réalisé qu’avec des équipements spéciaux. Le principe est le même que pour l’équilibrage statique - l’ajout de petits contrepoids en plomb sur les deux flancs de la jante de la roue -’ mais l’équilibrage est réalisé dans deux plans différents. |
La largeur de la jante est un facteur déterminant pour le comportement du véhicule ; une jante trop étroite par rapport à la largeur du pneu provoque une déformation latérale importante de celui-ci dans les virages. À l’inverse, une jante trop large sur un véhicule courant peut entraîner un durcissement de la direction qui rendra la conduite brutale.
| La résistance de la roue aux contraintes |
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Les roues font l’objet de contraintes et de surcharges rudes. Bien qu’elles bénéficient de l’amortissement apporté par les pneus gonflés, les roues doivent résister au poids du véhicule et aux forces créées par les accélérations, les freinages, les virages et, souvent, par plusieurs de ces forces en même temps.
La roue doit être suffisamment rigide pour résister à ces forces tout en répondant aux sollicitations du volant. Sur une roue à voile en acier emboutie, cette rigidité est obtenue par la forme conique du voile et aussi par le bordage des trous de ventilation. Les roues en alliage léger ont des « rayons » courts qui sont moulés avec la roue et qui lui apportent la rigidité nécessaire.
Avec les roues à rayons, la solution a été plus difficile à trouver : la seule liaison entre le bord de jante et le moyeu est en effet constituée par des fils métalliques relativement faibles. La rigidité est obtenue par un bord de jante relativement large et par deux ou trois jeux de rayons, chaque jeu ayant une fonction particulière. Un premier jeu est formé de rayons disposés selon des lignes qui ne passent pas par le centre de rotation de la roue (1) et qui sont destinés à transmettre la rotation du moyeu au bord de la jante, donc aux pneus. Un autre jeu comprend des rayons disposés de la même manière mais orientés en sens opposé par rapport à ceux du premier (2) ; ils sont destinés à faire face aux contraintes du freinage.
Quant au dernier jeu, il est formé de rayons dont la ligne passe par le centre de rotation de la roue (3) ; son rôle est simplement de supporter le poids du véhicule. Parailleurs, les rayons sont également inclinés selon des angles différents si on considère des plans parallèles à la fusée (4). Cette disposition donne à la roue la résistance nécessaire pour s’opposer aux forces exercées sur elle dans les virages. |
Plusieurs modèles de roues ont été conçus : les roues à voile d’acier embouties, les roues à rayons et les roues en alliage léger moulé. Les premières (roues embouties) sont les moins onéreuses et les plus faciles à fabriquer ; elles équipent la majorité des véhicules courants. Les roues de ce type sont fabriquées à partir de deux pièces métalliques façonnées à la forme requise. Le procédé le plus courant consiste à emboutir le disque central de la roue à partir d’une tôle plate et la jante à partir d’une bande de métal, puis à assembler les deux éléments.
Les premières roues à voile présentaient cependant une faiblesse : les ouvertures pratiquées dans le voile pour faciliter l’évacuation de la chaleur produite par les freins amoindrissaient la résistance de ce voile. Aujourd’hui, les constructeurs ont trouvé le moyen de tirer parti des ces orifices en repliant le bord du métal vers l’intérieur, puis en l’aplanissant ; cette technique de « bordage », qui renforce finalement la solidité de la roue, est à présent largement répandue dans la fabrication des roues à voile d’acier embouties.
Les premiers modèles de roues étaient des roues à rayons ; celles-ci étaient légères et très solides, mais on n’en trouve pratiquement plus aujourd’hui, sauf sur les voitures anciennes.
Les rayons vont du bord de la jante au moyeu et sont assemblés selon un entrecroisement compliqué. Pris séparément, chaque rayon ne présente qu’une résistance faible aux forces qui tendent à le plier ; mais ces forces sont distribuées sur la totalité des rayons, de sorte que chacun ne supporte qu’une partie de l’effort et que l’ensemble constitue une structure extrêmement solide.
| Les roues à rayons |
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| Le moyeu d’une roue à rayons est cannelé do sorte que la roue puisse être entraînée par l’arbre de roue, également cannelé. La roue est maintenue sur l’arbre par un large écrou à oreilles. |
Le montage d’une roue à rayons est une opération qui demande de l’adresse et du temps. Une des extrémités du rayon est crochetée dans le moyeu, tandis que l’autre passe par un trou du bord de la jante et reçoit un écrou qui permet de le tendre. La tension de chaque rayon doit être réglée avec précision pour ne pas déformer le bord de la jante, qui est assez peu résistant.
 | Un entrecroisement de rayons tendus retient la jante au moyeu. Les rayons doivent être positionnés un è un, ce qui représente un travail long qui exige de l’habileté. C’est pourquoi les roues à rayons sont plus coûteuses que les autres. |
Le moyeu d’une roue à rayons présente des cannelures qui s’engagent sur celles correspondantes pratiquées sur la fusée. Cette roue est immobilisée par un large écrou à oreilles, qui peut être serré ou desserré avec un marteau à tête tendre.
Un des inconvénients de la roue à rayons est qu’elle ne peut recevoir un pneu sans chambre à air : en effet, les trous pratiqués sur le bord de la jante interdisent une jonction hermétique entre la jante et le pneu. Un autre inconvénient est que la fabrication de cette roue est coûteuse en raison de sa structure complexe. À l’époque où aucune roue aussi légère et aussi solide ne pouvait lui être opposée, ce coût était justifié ; mais, de nos jours, d’un point de vue technique, il ne l’est plus.
Les roues moulées en alliage léger sont généralement faites d’un alliage d’aluminium ou de magnésium et coulées d’une seule pièce. Elles ont été utilisées sur les voitures de course à partir des années 50 et ont fait leur apparition sur les véhicules courants dans la décennie suivante ;
| Les roues moulées en alliage léger |
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| Faites d’un alliage d’aluminium ou de magnésium et moulées d’une seule pièce, ces roues sont beaucoup plus légères que les roues à voile d’acier embouties, mais elles sont plus coûteuses et sujettes à la corrosion. |
La fabrication des roues en alliage léger revient plus cher que celle des roues à voile d’acier embouties, mais celles-ci présentent plusieurs avantages : elles sont très légères (l’aluminium et le magnésium sont tous les deux plus légers que l’acier), ce qui réduit le poids non suspendu du véhicule et, de ce fait, améliore le comportement du véhicule. En outre, ces roues se prêtent mieux à un élargissement des jantes.
Enfin, l’alliage léger conduit mieux la chaleur que l’acier ; la chaleur produite par les freins et les pneus se dissipe ainsi plus facilement.
| Les problèmes de corrosion |
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Les roues en alliage léger ont pour principal inconvénient d’être sujettes à la corrosion. Elles sont plus facilement attaquées par suite du salage de la chaussée que les roues en acier et doivent pour cela être régulièrement contrôlées.
Il existe aussi un danger de corrosion par phénomène de pile lorsque l’alliage léger est en contact avec l’acier, par exemple avec des écrous de roues. Pour prévenir cette corrosion, les trous dans lesquels passent les goujons doivent être maintenus bien graissés, et les plots d’équilibrage des roues doivent être spéciaux. |
