Rueda de radios.

Rueda de radios para bicicleta que incluye una llanta (20,120) periférica,

un cubo central (30,130) y unos radios(40,50, 140,150) de unión entre la llanta (20,120) y el cubo (30,130), dichos radios (40,50, 140,150) están repartidosen dos capas, caracterizada por qué los radios (40,50, 140,150) son radios de unión individuales, en estado libre, losradios (40,50, 140,150) están montados sin tensión, ni compresión entre la llanta (20,120) y el cubo (30,130), cadaradio puede soportar una carga de compresión de al menos 60 daN sin pandeo, y por qué los radios (40,50,140,150) son tubulares y están realizados en fibra de carbono.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11000812.

Solicitante: MAVIC S.A.S.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: LES CROISELETS 74370 METZ-TESSY FRANCIA.

Inventor/es: MERCAT, JEAN-PIERRE, MOUZIN,OLIVER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B60B1/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B60 VEHICULOS EN GENERAL.B60B RUEDAS DE VEHICULOS (fabricación de ruedas o de sus partes por laminado B21H 1/00, por forjado, martillado o prensado B21K 1/28 ); RUEDAS PEQUEÑAS PIVOTANTES; EJES PARA RUEDAS; MEJORA EN LA ADHERENCIA DE RUEDAS. › Ruedas de radios; Radios para ruedas (no metálicos B60B 5/00).
  • B60B1/04 B60B […] › B60B 1/00 Ruedas de radios; Radios para ruedas (no metálicos B60B 5/00). › Fijación de los radios a la llanta o al cubo.
  • B60B1/14 B60B 1/00 […] › Fijación de los radios a la llanta o al cubo.
  • B60B21/06 B60B […] › B60B 21/00 Llantas (no metálicas B60B 5/00; de gran elasticidad B60B 9/00; concebidas para recibir más de un neumático B60B 11/04; rueda única de llanta múltiple B60B 11/06; hechas de varias partes B60B 25/00; neumáticos metálicos B60C). › caracterizadas por la forma de fijación de los radios.

PDF original: ES-2443156_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Rueda de radios El invento concierne un nuevo concepto de ruedas de radios, principalmente para una rueda de bicicleta. El invento concierne igualmente una rueda de radios que tenga al menos dichos radios, así como un dispositivo de rodaje, principalmente una bicicleta, dotada al menos con dicha rueda.

La rueda existe desde la noche de los tiempos. Las primeras ruedas eran macizas. Una primera mejora consistió en construir ruedas de radios que eran más ligeras. Estos radios estaban solicitados en compresión y flexión por una llanta. Después la rueda fue rodeada por un anillo metálico y los radios fueron pretensados en compresión. La solicitud de patente CH 91759 describe dicho modo de construcción.

El invento de la rueda de radios con hilos en tensión se remonta hacia el año 1866, se atribuye a Eugenio Meyer. Éste invento ha permitido construir ruedas que disminuyen considerablemente la sección de los radios, de donde se obtiene una ganancia de peso muy importante. Igualmente ha sido posible aumentar el diámetro de las ruedas, y por tanto aumentar su desarrollo tal y como ha sido el caso de las grandes ruedas de acero cuyo plato estaba en conexión directa con la rueda motriz. En lo que sigue los términos radios en tracción/en tensión serán utilizados indiferentemente para una tensión positiva de los radios.

De forma clásica una rueda de radios actual incluye una llanta periférica que está prevista para recibir un neumático, un cubo central y unos radios de unión entre la llanta y el cubo. El número de radios es variable según el tipo de ruedas, varía generalmente entre diez y cuarenta. Como regla general los radios están repartidos según dos capas que unen la llanta a una extremidad del cubo. Los radios de cada una de las capas forman un ángulo con el plano mediano de la llanta que se acostumbra llamar ángulo de paraguas.

Los radios unen estructuralmente la llanta y el cubo, lo que permite dar a la rueda una buena rigidez y una buena resistencia a los esfuerzos. Las cargas externas a las que está sometida una rueda durante su utilización pueden estar descompuestas en un esfuerzo radial dirigido según el plano mediano de la llanta, un esfuerzo lateral dirigido perpendicularmente a dicho plano, un esfuerzo motor o inversamente un esfuerzo de frenado tangencial al círculo de la rueda que corresponde a la transmisión de un par entre el cubo y la llanta.

Existen actualmente otras construcciones de ruedas distintas a las ruedas de radios en tensión. Se conocen por ejemplo las ruedas macizas o unas ruedas llamadas de bastones que están realizadas con material composite y que son utilizadas principalmente por sus propiedades aerodinámicas. Las solicitudes de patente WO 2004/033231 y FR 2701899 describen dicha ruedas. Existen también unas ruedas moldeadas realizadas en aleación ligera (aluminio, magnesio o titanio) . Dichas ruedas son conocidas por ejemplo por las solicitudes de patente EP 1016552 o WO 2004/108515.

En el caso de las ruedas llamadas de bastones de material composite, o aleación moldeada, los bastones son un número reducido del orden de tres a cinco bastones por rueda. En efecto estos radios que deben resistir los esfuerzos de compresión tienen unas secciones mucho más importantes que los radios comunes habituales para evitar el pandeo, y sus dimensiones en sí mismas impiden cualquier previsión de un número más importante de radios.

Sin embargo de entre estos diferentes modos de construcción de una rueda, es todavía la rueda con radios en tensión la que se considera como la que da un mejor compromiso entre la ligereza y la resistencia siempre que esté bien construida y ajustada.

Sin embargo las ruedas de radios en tensión a pesar de dar buenos resultados, presentan sin embargo algunos inconvenientes.

En primer lugar la tensión de los radios induce unas restricciones de compresión en el cuerpo de la llanta. Se estima que para una rueda de bicicleta de carretera de 36 radios, estando cada uno de los radios tensado a 1000 Newtons, el esfuerzo de compresión resultante a nivel del cuerpo de la llanta es de 5730 Newtons, lo que induce una restricción de compresión de 88 MPa, que representa para un material habitual de llanta (alu 6106 por ejemplo) ya un 40% del potencial de resistencia intrínseca del material (220 MPa) . Dicho de otro modo esta compresión inducida ya debilita considerablemente la llanta.

Por otra parte, para una llanta de 622 mm de diámetro, este esfuerzo de compresión conduce a una reducción del desarrollo de la llanta pudiendo alcanzar 2, 5 mm, lo que, naturalmente puede tener una incidencia sobre la unión entre la llanta y el neumático y puede conducir a unas desventajas intempestivas y accidentes.

En segundo lugar, la tensión de los radios se ejerce de forma local sobre la llanta. Cada radio inducido por su tensión en esfuerzo de cizallamiento local a nivel de su zona de enganche así como a un momento de flexión

variable entre cada agujero del radio. El movimiento de flexión conduce a una deformación poligonal de la llanta, denominada habitualmente “salto”, con un velo local a nivel de cada zona de enganche del radio.

Las solicitudes de patente EP 1316442 y FR 1019285, en previsión de unos radios emparejados, ilustran estos dos fenómenos a los que intentan aportar una solución. De paso se puede señalar que el hecho de enganchar los radios por pares a nivel de la llanta, como se describe en EP 1316442, atenúa bien el efecto del velo local, pero acentúa el efecto poligonal.

Para resolver este problema la patente EP 1316442 propone partir de una llanta predeformada en el lado opuesto (cf. Figura 5 de esta patente) , lo que es delicado de ejecutar.

Finalmente, se señala que la duración de vida de una rueda, es decir de cada uno de sus componentes es sensiblemente inversamente proporcional a la tensión de los radios. En el transcurso de la rotación de la rueda cada radio está sometido a un ciclo de carga y descarga y cada radio somete localmente a la llanta a dichos ciclos de carga y descarga. Estos ciclos repetidos terminan por dañar el radio, el cubo o la llanta y esto cuanto más rápido como sea de elevada la tensión en el radio. Por este hecho las ruedas actuales de radios en tensión no tienen una duración de vida óptima. Teniendo en cuenta este estado de la técnica, existe una necesidad para una construcción de una rueda que concilia la ligereza, rigidez, resistencia, y la duración de vida óptima.

El documento US 2, 994, 560 está considerado como el estado de la técnica más próximo.

Existe igualmente una necesidad para una rueda cuyas características geométricas (velo, salto, desarrollo) permanecen lo más estables posibles.

Estos objetivos y otros objetivos que aparecerán en el transcurso de la siguiente descripción son resueltos por el nuevo concepto de rueda según el invento.

Principalmente éste o éstos objetivos son alcanzados en la rueda según el invento como se reivindica en la reivindicación 1. Por otra parte la rueda incluye un número de radios superior a las ruedas de bastones e incluye por ejemplo un número de radios superior a diez. Dicha construcción tiene la ventaja de reducir, en estado libre, todas las restricciones en el interior de los radios de la llanta, a cero. Por ello los radios están previstos para poder resistir a un esfuerzo de compresión importante, sin pandeo, de manera que puedan resistir los esfuerzos que se ejercen en la rueda durante su uso.

Dicha construcción va en la línea de las ideas recibidas en lo que se refiere a la construcción de ruedas que suponen que, en estado libre, es decir no cargado, de la rueda, o bien los radios están pretensados por la llanta y se tiene entonces unas fuertes secciones para poder resistir los esfuerzos de compresión, o bien los radios están pretensados y pretensionan entonces la llanta.

La idea en la base del invento, de suprimir todas (o prácticamente todas) las tensiones en el interior de la rueda (llanta, radios) en estado libre, permiten aumentar sensiblemente la resistencia global de dicha rueda. Por otra parte dicha rueda presenta las siguientes ventajas: -la rueda no tiene en absoluto tensión, la ruptura de un radio no induce más que un velo, en una rueda de radios tensados o comprimidos, -la rueda ya no tiene restricciones residuales, está por tanto solicitada y puede por tanto ser aligerada -los radios y sus extremidades están mucho menos solicitadas en tracción y son por tanto más resistentes al igual que la llanta y el cubo, -la rueda es más resistente a la fatiga (menos restricciones) , -la rueda no presenta en absoluto efecto poligonal, ni de velo inducido, -si se rompe un... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Rueda de radios para bicicleta que incluye una llanta (20, 120) periférica, un cubo central (30, 130) y unos radios (40, 50, 140, 150) de unión entre la llanta (20, 120) y el cubo (30, 130) , dichos radios (40, 50, 140, 150) están repartidos en dos capas, caracterizada por qué los radios (40, 50, 140, 150) son radios de unión individuales, en estado libre, los radios (40, 50, 140, 150) están montados sin tensión, ni compresión entre la llanta (20, 120) y el cubo (30, 130) , cada radio puede soportar una carga de compresión de al menos 60 daN sin pandeo, y por qué los radios (40, 50, 140, 150) son tubulares y están realizados en fibra de carbono.

2-Rueda según la reivindicación 1, caracterizada por qué los radios están rellenos de espuma.

3. Rueda según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada por qué el producto EI del módulo de Young del material por el momento cuadrático de cada radio es superior a 106 Nmm2.

4-Rueda según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por qué el montaje de cada radio se obtiene mediante pegado de la extremidad (43, 53) de cada radio a nivel del cubo central (30, 130) .

5. Rueda según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por qué el cubo (30) incluye dos extremidades (31, 32) y por qué unos alojamientos (31a, 32a) de forma general cilíndrica están realizados en cada una de estas extremidades (31, 32) , dichos alojamientos (31a, 32a) están destinados a recibir los radios.

6. Rueda según la reivindicación 5, caracterizada por qué los alojamientos (31a, 32a) se extienden según una dirección T, tangencial al cubo (30) a nivel de dicha extremidad (31, 32) .

7-Rueda según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por qué el cuerpo (40a, 50a) de cada radio es tubular.

8. Rueda según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por qué los radios están realizados con fibra de carbono pultrusionada.

9. Rueda según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por qué los radios están pegados en la llanta.

10. Rueda según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por qué los radios están pegados en una llanta composite.

11. Rueda según una de las reivindicaciones 5 a 10, caracterizada por qué la longitud de los alojamientos está comprendida entre 10 y 15 mm.

12. Rueda según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada por qué el número de radios es superior o igual40 a 10 e inferior al número habitual de radios en una rueda tensada , que es del orden de 12 a 40

13. Rueda según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada por qué el cuerpo de cada radio incluye un diámetro interior inferior a 15 mm y un diámetro exterior superior a 4, 8 mm.


 

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