Rueda de material polimérico.

Una rueda de material polimérico, del tipo que comprende un cuerpo (C) formado por un disco medio (10)proporcionado con un orificio central (11),

que se monta en un extremo del eje de un vehículo, y una pluralidad de orificios excéntricos (12) para el paso de pernos de fijación y por un anillo periférico (20) configurado para retener unneumático de vehículo, donde dicha rueda tiene su cuerpo (C) inyectado, en una pieza única, con un materialcompuesto polimérico que comprende, en una mezcla homogénea, de un 40% a un 70% de una matriz poliméricatermoplástica, de un 30% a un 60% de fibras sintéticas y de un 0,01% a un 10% de aditivos, donde el orificio central(11) presenta una parte de montaje axialmente más interna (11a), y sus orificios excéntricos (12) presentan una parte cilíndrica axialmente más interna (12a), y una parte frustocónica axialmente más externa (12b), donde almenos una de las partes determinadas por la parte de montaje (11a) del orificio central (11) y por los orificiosexcéntricos (12) está revestida internamente, en al menos parte de su extensión axial, con la inserción respectiva(30, 40) de aleación metálica, que esta fijada axial y radialmente al disco medio (10) del cuerpo (C) de la rueda,caracterizado por que todas las inserciones (40) de los orificios excéntricos (12) están unidas, en una pieza única,a la inserción tubular (30) que reviste la parte de montaje (11a) del orificio central (11).

Rueda de material polimérico

Campo de la invención La presente invención se refiere a una nueva construcción para una rueda de neumático que se aplica a diversos vehículos, tales como automóviles, vehículos utilitarios ligeros y pesados, motocicletas, triciclos, cuadriciclos, vehículos para transporte interno de carga y pasajeros, vehículos agrícolas, y vehículos para otras aplicaciones, construyéndose dicha rueda con un material compuesto termoplástico.

Antecedentes de la invención Como se conoce en la técnica anterior, los materiales compuestos poliméricos son aquellos en los que se asocian dos o más materiales de modo que consiguen una sinergia de propiedades y optimización de rendimiento y, por lo tanto, obtienen características que son superiores a las de los materiales individuales. Los materiales compuestos son habitualmente el resultado de la asociación de una base polimérica con uno o más materiales de refuerzo.

En la industria, existe una extraordinaria demanda de productos que proporcionen reducción de peso, junto con mejoras de las propiedades, optimización de rendimiento y aspecto visual diferenciado proporcionado por la libertad de diseño. Además de estos aspectos, se espera un aumento de la productividad, mejora la calidad, atractivo ecológico debido a la reciclabilidad, comodidad, seguridad, mejora de la autonomía, reducción de las emisiones de contaminantes, y similares.

Las ruedas de aleación ligera se fabrican en una pieza individual fundida y las ruedas de acero se fabrican con una llanta y un disco sellados, lo que requiere puntos de soldadura en los que pueden surgir puntos de oxidación, perjudicando la durabilidad y la seguridad del producto. Otro aspecto a considerar es el hecho de que los materiales metálicos tienen un peso específico mayor que los materiales poliméricos, lo que implica una mayor masa para las ruedas manufacturadas con tales materiales y, por lo tanto, un vehículo más pesado y con mayor consumo de energía y/o combustible.

Además de los inconvenientes anteriores, estas ruedas conocidas pueden presentar deformación permanente (deformación plástica) en caso de impacto, lo que causa daños graves o incluso permanentes en el producto y en el sistema asociado con el mismo. Específicamente, el proceso de fundición de las ruedas de aleación ligera aumenta el potencial de fallo debido a la presencia de porosidad en el material, que es difícil de controlar e inherente al proceso de fabricación. La etapa de mecanizado posterior es un proceso costoso y largo que genera numerosos residuos de aceite y desperdicios metálicos. Además, después de analizar el ciclo productivo completo de la rueda, existe un alto consumo de energía eléctrica, agua y otros aspectos inherentes al proceso de fundición.

Se han realizado intentos para producir ruedas de polímeros reforzados con fibra de vidrio a través de diversos procesos y usando a menudo materiales termoestables (no reciclables) , fracasando tales intentos en los ensayos de validación o considerándose comercialmente inviables.

Un ejemplo de la técnica anterior se describe en la Patente de Estados Unidos 4.900.097, que usa un disco que se 45 inserta entre los pernos de fijación y el sistema de frenado, con el fin de disipar el calor. En esta construcción, el disco se puede separar de la llanta de plástico.

La Patente de Estados Unidos 3.811.737 sugiere el uso de placas metálicas para evitar que los pernos estén excesivamente apretados en la resina que tiene una baja resistencia a la compresión.

La Patente de Estados Unidos 3.917.352 presenta varios filamentos de fibra de vidrio continuos para reforzar la estructura plástica, pero el proceso de fabricación es caro y laborioso, lo que hace al producto final económicamente inviable o muy poco competitivo.

En la Patente de Estados Unidos 4.072.358, la rueda se moldea en un proceso de compresión de láminas de Poliamida (PI) con fibras de vidrio cortadas.

La Patente de Estados Unidos 5.826.948 presenta una rueda producida en dos piezas que se unen la una con la otra, lo que requiere dos moldes de inyección, que aumenta el coste de producción.

La Patente de Estados Unidos 5.277.479 que forma el documento de la técnica anterior más cercano al preámbulo de la reivindicación 1, divulga una rueda de resina en una única pieza que comprende una llanta y un disco moldeados integralmente en conjunto como una unidad, teniendo dicho disco un orificio de eje y un área que se extiende del orificio del eje a dicha llanta, teniendo dicha área una forma de placa ciega sin orificios, estando 65 formada dicha rueda por una mezcla de una resina termoplástica, una resina termoplástica reforzada con fibra larga, y una resina termoplástica reforzada con fibra corta mediante uno de los métodos de moldeado por inyección y

moldeado por compresión de inyección, siendo la longitud de dichas fibras cortas de 1 a 30 mm, siendo la longitud de dichas fibras cortas de 0, 1 a 0, 5 mm, y siendo la cantidad de mezcla de las fibras con respecto a la resina entre un 5 y un 70% en volumen y siendo la proporción de mezcla de dicha resina reforzada con fibras cortas menor de un 70% en peso de la cantidad total.

La Patente de Estados Unidos 5.282.673 divulga una rueda de compuesto de resina que comprende al menos dos moldeados integrados en conjunto para formar al menos una parte de la rueda de resina, fabricándose al menos uno de los moldeados con una resina termoplástica reforzada con fibra larga, y fabricándose el otro moldeado con uno de metal y plástico reforzado con fibra, teniendo los fundidos partes de ajuste proporcionadas con roscas sobre las mismas para integrar los moldeados mediante atornillado y dientes de trinquete en las roscas para permitir que los moldeados giren en la dirección de apriete pero evitando que los moldeados giren en la dirección de afloje, aumentando de esa manera la resistencia de las ruedas de resina.

La Patente de Estados Unidos 4.900.097 divulga una rueda de automóvil fabricada de material polimérico de ingeniería, que comprende una llanta que tiene un hueco con forma sobre el que se adapta el neumático que se vaya a montar, incluyendo la rueda un disco que tiene una parte de buje, proporcionándose la parte del buje con orificios para recibir componentes de fijación, y medios de placa aislante del calor montados entre el disco y el buje del automóvil, donde en la región de cada orificio para cada componente de fijación se disponen un par de placas de soporte y una pluralidad de pasadores dispuestos entre cada par de placas de soporte y fabricados con un acero que tiene un alto límite de elasticidad, teniendo cada pasador un par de caras extremas opuestas, estando en contacto las caras extremas opuestas de dichos pasadores con dicho par de placas de soporte que están dispuestas en caras opuestas de la parte del buje, y siendo el coeficiente de dilatación lineal de los pasadores igual al de los componentes de fijación.

La Patente de Estados Unidos 4.511.184 divulga un proceso para la producción de una rueda unitaria moldeada por inyección que tiene un número par de radios interconectando una llanta y un buje, comprendiendo el proceso las etapas de proporcionar un molde de rueda que tiene partes que forman una llanta y un buje y partes que forman un número par de radios, localizando un punto de inyección en cada una de algunas de las partes del molde que forman los radios, separando las partes del molde que forman los radios que tienen puntos de inyección las unas de las otras mediante un número impar de partes del molde que forman radios intermedios sin puntos de inyección, e inyectando una corriente fundida en el interior de cada punto de inyección, con lo que todas las corrientes se encuentran y coalescen en las partes del molde que forman los radios intermedios.

La Patente de Estados Unidos 5.268.139 divulga un diseño que evita las líneas de unión de las diferentes líneas de fluido polimérico en las regiones más débiles, que es una gran limitación para la libertad de diseño de la rueda y para la adaptación de su forma plástica a cada requisito de diseño.

Las ruedas de vehículo conocidas formadas con material plástico se obtienen generalmente a partir de materiales poliméricos cuya composición presenta deficiencias con respecto a su resistencia estructural, resistencia a las condiciones climatológicas, envejecimiento, capacidad de resistir una elevada tracción y contener las fuerzas en los extremos del eje en los que se montan las ruedas, y también con respecto a la complejidad de fabricación y de adaptación de su diseño estructural a los requisitos estéticos y funcionales de cada aplicación.

Sumario de la invención... [Seguir leyendo]

1. Una rueda de material polimérico, del tipo que comprende un cuerpo (C) formado por un disco medio (10) proporcionado con un orificio central (11) , que se monta en un extremo del eje de un vehículo, y una pluralidad de orificios excéntricos (12) para el paso de pernos de fijación y por un anillo periférico (20) configurado para retener un neumático de vehículo, donde dicha rueda tiene su cuerpo (C) inyectado, en una pieza única, con un material compuesto polimérico que comprende, en una mezcla homogénea, de un 40% a un 70% de una matriz polimérica termoplástica, de un 30% a un 60% de fibras sintéticas y de un 0, 01% a un 10% de aditivos, donde el orificio central

(11) presenta una parte de montaje axialmente más interna (11a) , y sus orificios excéntricos (12) presentan una parte cilíndrica axialmente más interna (12a) , y una parte frustocónica axialmente más externa (12b) , donde al menos una de las partes determinadas por la parte de montaje (11a) del orificio central (11) y por los orificios excéntricos (12) está revestida internamente, en al menos parte de su extensión axial, con la inserción respectiva (30, 40) de aleación metálica, que esta fijada axial y radialmente al disco medio (10) del cuerpo (C) de la rueda, caracterizado por que todas las inserciones (40) de los orificios excéntricos (12) están unidas, en una pieza única,

a la inserción tubular (30) que reviste la parte de montaje (11a) del orificio central (11) .

2. La rueda como se establece en la reivindicación 1, caracterizada por que la matriz polimérica termoplástica es una poliamida (PA) .

3. La rueda como se establece en la reivindicación 2, caracterizada por que los aditivos están determinados por al menos uno de los componentes determinados por: agentes de compatibilización, retardantes del envejecimiento, estabilizadores térmicos, absorbentes UV, retardantes de la combustión, adyuvantes de proceso, antioxidantes primarios y secundarios y pigmentos.

4. La rueda como se establece en la reivindicación 1, caracterizada por que el material compuesto polimérico que forma el cuerpo (C) de la rueda está moldeado alrededor de al menos una inserción (30, 40) .

5. La rueda como se establece en la reivindicación 1, caracterizada por que tiene al menos una inserción (30, 40)

en el orificio central (11) o el orificio excéntrico (12) respectivo del disco medio (10) del cuerpo (C) . 30

6. La rueda como se establece en cualquiera de las reivindicaciones 1, 4 o 5, caracterizada por que solo la parte frustocónica (12b) y la región de la parte cilíndrica adyacente (12a) de los orificios excéntricos (12) están revestidas internamente con la inserción respectiva (40) .