MX2012000068A - Rueda de material polimerico. - Google Patents

Abstract

El presente rin comprende un cuerpo (C) formado por un disco medio (10) provisto con un orificio central (11) a montarse en un extremo de flecha de un vehículo y una pluralidad de orificios excéntricos (12) para el paso de birlos de fijación; y por un anillo periférico (20) configurado para retener el neumático de un vehículo, el cuerpo (C) de dicho rin está inyectado, en una sola pieza, en un material compuesto periférico que comprende, en una mezcla homogénea, desde 40% a 70% de una matriz polimérica termoplástica, de 30% a 60% de fibras sintéticas y desde 0.01% a 10% de aditivos.

Description

RUEDA DE MATERIAL POLIMÉRICO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una nueva construcción de una rueda para neumático para su aplicación a varios vehículos, tales como automóviles, vehículos utilitarios ligeros y pesados, motocicletas, vehículos de tres ruedas, vehículos de cuatro ruedas, vehículos para el transporte interno de carga y personas, vehículos agrícolas y vehículos para otras aplicaciones. Dicha rueda está hecha de un material mixto termoplástico y construido con el cerco y el disco moldeados en una sola pieza, disco que contiene, además de los agujeros del árbol (maza central) y los pernos de fijación, las ventanas decorativas ya moldeadas en su configuración geométrica final, con lo cual imparte al producto la configuración que comprende las ventanas y los rayos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Como se sabe en la técnica anterior, los materiales mixtos poliméricos son aquellos en los cuales dos o más materiales están asociados de manera que se logre una sinergia de propiedades y una optimización de rendimiento y, en consecuencia, se obtengan características que sean superiores a las de los materiales unitarios. Los materiales mixtos son generalmente el resultado de la asociación de una base polimérica, o varias bases poliméricas, con uno o más materiales de refuerzo, además de materiales modificadores y materiales aditivos.

En la industria, hay una notable demanda de productos que proporcionan reducción de peso, aliada a las mejoras de propiedades, optimización de rendimiento y aspecto visual diferenciado proporcionado por la libertad de diseño. Aparte de estos aspectos, se contemplan: aumento de la productividad, mejora de la calidad, la sostenibilidad mediante el uso de materiales reciclables que sean menos agresivos para el medio ambiente, más comodidad y seguridad, más autonomía, reducción de las emisiones de contaminantes, y similares.

Los cercos de aleación ligera se fabrican en una sola pieza fundida y las ruedas de acero se elaboran con el cerco y el disco estampados, requiriendo puntos de soldadura en los cuales pueden surgir puntos de oxidación, con lo cual se afecta la durabilidad y la seguridad del producto. Otro aspecto a considerar es el hecho de que los materiales metálicos tienen mayor peso específico que los materiales poliméricos, lo que implica una mayor masa para la rueda fabricada con este tipo de materiales y, en consecuencia, un vehículo más pesado y mayor consumo de energía y/o combustible.

Además de los inconvenientes mencionados, estas conocidas ruedas pueden presentar deformación permanente (deformación plástica) en el caso de los impactos, causando daños graves o incluso permanentes para el producto y el sistema asociado con el mismo. Específicamente, el procedimiento de fundir los cercos de aleación ligera mejora la posibilidad de deficiencia debido a la presencia de porosidad en el material, lo cual es difícil de controlar e inherente al procedimiento de fabricación. El paso subsiguiente de mecanizado es un procedimiento costoso y prolongado que genera muchos residuos de aceite y metal de desecho. Por otra parte, al analizar todo el ciclo productivo de la rueda, existe un alto consumo de energía eléctrica, agua y otros insumos inherentes al procedimiento de fundición.

Se sabe que existen algunos intentos de producir ruedas en polímeros reforzados con fibras de vidrio mediante varios procedimientos y a menudo utilizando materiales termofraguables (no reciclables), intentos que han fracasado en las pruebas de validación o han sido considerados comercialmente inviables.

Se describe un ejemplo de la técnica anterior en la patente de EE.UU. 4,900,097, el cual utiliza un disco insertado entre los pernos de fijación y el sistema de freno, con el propósito de disipar calor. En esta construcción, el disco puede separarse del cerco de plástico.

La patente de EE.UU. 3,81 1 ,737 sugiere utilizar placas de metal para evitar que los pernos sean apretados excesivamente en la resina de baja resistencia a la compresión.

La patente de EE.UU. 3,917,352 presenta varios filamentos continuos de fibra de vidrio para reforzar la estructura de plástico, pero el procedimiento de fabricación es caro y artificioso, haciendo que el producto final sea económicamente inviable o poco competitivo.

En la patente de EE.UU. 4,072,358, se moldea la rueda en un procedimiento de compresión de hojas de poliamida (Pl) con fibras de vidrio cortadas.

La patente de EE.UU. 5,826,948 presenta una rueda producida en dos piezas que se aglutinan entre sí, que requiere dos moldes de inyección, lo eleva el costo de producción.

La patente de EE.UU. 5,268,139 expone un diseño para evitar las líneas cohesionadas de diferentes líneas de flujo de polímero en las regiones más débiles, lo cual es una gran limitación a la libertad de diseño de la rueda y para la adaptación de su forma de plástico a cada requisito de diseño.

Las conocidas ruedas para vehículos formadas con material plástico se obtienen generalmente de materiales poliméricos cuya composición presenta deficiencias con respecto a su resistencia estructural, resistencia a las condiciones climáticas, envejecimiento, capacidad de soportar aprietes fuertes (par torsor de los elementos de fijación) y fuerzas de retención en los extremos de árbol en los cuales se montan las ruedas, y también en cuanto a la complejidad en la fabricación y adaptación de su diseño estructural a los requisitos estéticos y funcionales de cada aplicación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Ante las deficiencias presentadas por las ruedas de vehículo para los neumáticos conocidos hasta ahora, es un objeto de la presente invención proveer una rueda de un material mixto polimérico, que sea relativamente simple de fabricar, que presente alta productividad y alta versatilidad de diseño, que presente además alta resistencia a la tensión, compresión, flexión e impacto, y que garantice una vida útil prolongada, incluso cuando se le someta a condiciones climáticas y ataques químicos adversos durante su uso en un vehículo.

Las propiedades positivas logradas con la rueda propuesta en la presente, del tipo construido en una sola pieza que comprende un cuerpo unitario formado por un disco central provisto de ventanas ("agujeros decorativos"), un agujero central, que se montan en un extremo de árbol de un vehículo, una pluralidad de agujeros para la introducción de pernos de fijación; y por un cerco periférico configurado para retener un neumático de vehículo, se hizo posible gracias a un proyecto adecuado para el producto concebido, el cual fue validado de manera inicial y práctica, y a una novedosa composición polimérica utilizada para inyectar el cuerpo en una sola pieza y que comprende, en una mezcla homogénea, del 40% al 70% de matriz polimérica termoplástica, preferiblemente una poliamida (PA), del 30% al 60% de fibras sintéticas, preferiblemente las fibras de vidrio sintético combinado con fibras de carbono, del 10% al 30% de modificadores de impacto, del 0.01% y el 10% de aditivos, estabilizadores, lubricantes y pigmentos.

Además de las características estructurales y funcionales de la novedosa rueda, debe entenderse que la fabricación del cuerpo de rueda mediante el procedimiento de moldeo por inyección permite reducir el ciclo de producción, eliminar pasos posteriores al moldeo, reducir el desperdicio de materia prima y el consumo de energía, reducir costos y hacer que el producto sea económicamente viable.

El desarrollo del producto, en términos tanto estéticos (diseño) como funcionales (construcción), está asociado con las simulaciones por computadora, tales como análisis referentes a la estructura, la fatiga y la conformación (procesabilidad), utilizando softwares de análisis de elementos finitos (FEA); análisis de la interacción entre diseño/producto/materia prima/procedimiento y herramientas; y las simulaciones virtuales de pruebas físicas en el banco, lo que acelera el análisis del rendimiento del producto, evitando el método de tanteos.

Estas simulaciones reducen el tiempo y los costos implicados en los pasos de concepción, desarrollo y validación del producto. Por último, las pruebas de laboratorio y fatiga, asociadas con las pruebas de durabilidad y sobre el terreno, permiten validar un producto que cumple con los requisitos específicos de aplicación. Sin embargo, debido a la falta de normas y reglamentos nacionales e internacionales específicos para este tipo de producto, es decir ruedas de material mixto polimérico, se ha efectuado la evaluación del desempeño sobre la base de las especificaciones y reglamentos de SAE, ISO, NBR (norma brasileña) aplicables a los productos presentes, fabricados comúnmente de materiales metálicos y sus aleaciones, además de los requisitos de algunos fabricantes de automóviles.

Otro aspecto importante a tener en cuenta es que los vehículos no necesitan ser modificados para recibir la rueda de la presente invención.

La presente invención se refiere a una rueda, hecha de un material mixto polimérico totalmente reciclable que está construida en una sola pieza, en la cual el cerco y el disco ya están integrados en el diseño final de la rueda, sin requerir operaciones de mecanizado para abrir "ventanas" o extraer el exceso de material, lo que permite mayor productividad, menor consumo de energía y menor consumo de materias primas. En particular, la rueda presenta: una considerable reducción de peso en comparación con las tradicionales ruedas metálicas (de aproximadamente 20 a 50%); excelente equilibrio de propiedades mecánicas, tales como resistencia al impacto, rigidez y módulo de flexión, lo que significa mayor absorción de energía cuando se somete la rueda a los impactos; resistencia térmica; estabilidad dimensional, resistencia química y resistencia a la intemperie; resistencia a la fatiga; y libertad de diseño.

Para validar el objeto de la presente invención, se utilizan, en primer lugar, análisis virtuales para evaluar el llenado de la cavidad de molde, la tensión residual en el producto final, la contracción y combadura, así como la localización y definición de los puntos de inyección del material polimérico, garantizando la calidad del producto final en una pieza, la ausencia de "uniones en frío" y de tensiones excesivos. En consecuencia, se aplicaron análisis virtuales estructurales (análisis de elementos finitos) para evaluar el impacto, de acuerdo con la norma SAE J175, y la fatiga, de acuerdo con a norma SAE J328. Se llevaron a cabo pruebas de laboratorio en piezas físicas de acuerdo con las SAE normas, con resultados positivos para las diferentes cargas estáticas provistas de acuerdo con las dimensiones de la rueda y con las características de la carga estática de las ruedas utilizadas.

El objeto de la invención presentado en este documento se refiere a una construcción en una sola pieza (cerco + disco), pero con un disco decorativo en el lugar de un "disco ciego", es decir se provee, en un solo procedimiento, la rueda ya con el ventanas en el disco, permitiendo versatilidad en el diseño y sencillez en la operación de fabricación. Así pues, el procedimiento de inyectar un material mixto polimérico permite obtener el producto acabado con el diseño deseado, evidenciando claramente la composición de los rayos y las ventanas de la rueda. Por otra parte, la presencia de las ventanas, además de promover la libertad de diseño para la rueda, ofrece ventilación del sistema de freno y evita las temperaturas altas lleguen a la interfaz de montaje entre la rueda y la pestaña del árbol del vehículo, lo que permite suministrar el uso de una barrera térmica, ya que el material polimérico está sujeto a temperaturas más moderadas. Es importante señalar que la ausencia de "uniones en frío" o líneas debilitadas en la rueda, resultante del encuentro del flujo de material proporcionado por las ventanas, está garantizada por la combinación entre la composición adecuada del material mixto polimérico y los cuidadosos análisis virtuales en las fases tanto del producto como del proyecto del molde de inyección, en los cuales los puntos de inyección del material mixto polimérico están definidos de acuerdo con su configuración, su posicionamiento en el producto y secuencia de apertura durante el llenado del molde, de acuerdo con la reología del material polimérico, con la configuración geométrica del producto y con los parámetros de moldeado aplicados.

La presente invención se refiere a las ruedas construidas en una sola pieza, las cuales se producen en un solo paso, utilizando materiales mixtos poliméricos que suministran las operaciones referentes a montaje y fijación de los elementos estructurales, como el cerco, disco, maza y similares. El objeto de la invención descrita en este documento se refiere a una construcción en una sola pieza, desprovisto de todo sistema para colocar y entretejer componentes, suministrando el uso de elementos de fijación y operaciones de montaje. Por otra parte, la pieza está hecha de un solo material mixto polimérico.

La invención expuesta en la presente permite mayor libertad en el diseño del producto, ya que durante los proyectos tanto del producto como del molde, se llevan a cabo análisis virtuales que contemplan una mejor configuración y un mejor posicionamiento de los puntos de inyección, así como una secuencia cronológica para la apertura de las boquillas de inyección del material mixto polimérico, a fin de permitir el llenado equilibrada del producto, sin que ocurran esfuerzos excesivos ni la formación de las "uniones en frío" en los lugares donde los flujos de material se encuentran entre sí.

Por lo tanto, es posible obtener líneas de encuentro de flujo, libres de tensiones y sin la formación de "uniones en frío". En este aspecto, la composición y la reología del material polimérico y los parámetros de procesamiento son esenciales para el resultado final.

En el ejemplo de construcción de la rueda que se ilustra en los dibujos, la configuración geométrica es mucho más compleja, al proveer la presencia de rayos y ventanas (agujeros decorativos), agujeros para la fijación de tornillos para montar la rueda a la pestaña del vehículo, un agujero central para el árbol (maza central) y un agujero para montar la válvula de aire. Cabe señalar que no es necesario que el disco esté ubicado forzosamente en el eje de simetría del cerco y que dicho cerco tenga una configuración geométrica asimétrica. En general, de acuerdo con algunas normas de construcción (TRA - Asociación de Neumáticos y Cercos, ALAPA - Asociación Latinoamericana de Neumáticos y Cercos, ETRTO - Organización Técnica Europea de Neumáticos y Cercos, por sus siglas en inglés), el diseño del cerco es asimétrico en función de sus necesidades funcionales.

Otro aspecto importante que hay que tener en cuenta es que el objeto de la invención expuesto en la presente tiene una construcción de producto y utiliza materiales mixtos poliméricos que sean capaces de garantizar que todo el sistema de una sola pieza (cerco que forma parte del disco) absorbe la energía de manera eficaz y presenta una buena resistencia mecánica (principalmente de impacto) durante toda la vida útil del producto. Por lo tanto, el sistema de disco y cerco está libre de puntos de tensión o puntos debilitados que puedan afectar el rendimiento del producto, en el cual no se le atribuye la resistencia mecánica al cerco solamente.

Se le presta también atención especial al aspecto visual del producto. Los puntos de inyección están diseñados para ser posicionados en las regiones que son pequeñas o poco evidentes, nunca en la parte superior de los rayos de las ruedas u otras zonas consideradas de clase A del producto, incluso si se somete este último a pasos adicionales de acabado.

La solución de construcción objeto de la presente invención presenta, como una solución para la pérdida eventual de la resistencia a la torsión de los pernos de fijación, el uso de bujes metálicos en los agujeros de fijación de los pernos de la rueda, además de la utilización de materiales mixtos poliméricos con alta resistencia térmica.

El objeto de la presente invención permite además gran libertad de diseño y mayor productividad, ya que no necesita pasos para incluir elementos en su construcción, ni operaciones para montar los componentes entre sí, impartir una más fuerza y durabilidad a la rueda, ya que la sola pieza formada por el cerco y el disco no contiene, en su cuerpo, un material distinto del material mixto polimérico, eliminando así defectos que surgen por lo general por la separación entre los materiales mixtos poliméricos y las eventuales piezas de inserción metálicas, y en que el número de puntos de inyección y el número de los agujeros de fijación deben ser iguales.

Para el objeto de la invención presentada en este documento, como ya se ha mencionado, el disco de la rueda construida en una sola pieza prevé la presencia de ventanas ("agujeros decorativos") y el uso de simulaciones virtuales para definir la configuración, el posicionamiento y la secuencia de apertura de cada punto de inyección, sin crear restricciones en cuanto al posicionamiento y la cantidad de los mismos. En esta propuesta, se elimina o reduce sustancialmente la aparición de "uniones en frío" y los encuentros de flujo con la orientación de las fibras mediante el posicionamiento adecuado de los puntos de inyección, mediante la composición del material mixto polimérico que no está limitada a un solo tipo y tamaño de las fibras de refuerzo, y mediante la provisión a la región de agujeros de fijación cerrados inicialmente, agujeros de fijación que se abren posteriormente en un paso posterior a la inyección, de acuerdo con la configuración de los elementos de fijación que se apliquen, con la cantidad de agujeros y con la distancia diametral entre los agujeros, lo cual es una particularidad de cada tipo de vehículo. Por lo tanto, no se observan líneas debilitadas entre los agujeros de fijación y el agujero de maza (árbol central).

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Se describirá a continuación la invención, en relación con los dibujos adjuntos, dados a modo de ilustración de una posible modalidad de la presente rueda y en la que: las figuras 1 , 2 y 3 representan vistas en perspectiva frontales de tres configuraciones diferentes de las presentes ruedas formadas en una sola pieza, para ilustrar algunas de las varias opciones de diseño, cerco que es parte integrante de un disco con un agujero central, una pluralidad de agujeros de fijación, agujeros "decorativos" (ventanas), rayos, una cara de asentamiento para que se monte al vehículo, y un agujero de la válvula de aire; la figura 4 representa una vista en perspectiva posterior de la rueda ilustrada en la figura 1 ; la figura 5 representa una vista en perspectiva parcialmente cortada de una construcción de rueda desprovista de las piezas de inserción metálicas en la región de los agujeros de fijación; la figura 6 representa una vista en perspectiva parcialmente cortada de una construcción de rueda provista de una pieza de inserción, de aleación metálica, fijada en el interior del agujero central del disco central, con el fin de forrarlo en toda la extensión axial del mismo; la figura 7 representa una perspectiva similar a la de la figura 6, pero ilustrando los agujeros excéntricos del disco central forrado internamente, en toda la extensión axial del mismo, por una pieza de inserción de aleación metálica; la figura 8 representa una perspectiva similar a la de la figura 7, pero ilustrando los agujeros excéntricos del disco central estando internamente recubierto, solamente en parte de la extensión axial del mismo, por una pieza de inserción; la figura 9 representa una perspectiva similar a las de las figuras 6 y 8, con el agujero central estando forrado internamente en toda la extensión del mismo, y con los agujeros excéntricos estando forrados internamente en solamente una parte de la extensión del mismo, por las respectivas piezas de inserción de aleación metálica; y la figura 10 representa una perspectiva similar a la de la figura 9, pero ilustrando una construcción en la que la pieza de inserción del agujero central y las piezas de inserción de los agujeros excéntricos forman una sola pieza, en la que se inyecta el material polimérico que forma el cuerpo de rueda.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Como ya se ha mencionado e ilustrado en los dibujos anexos, la presente rueda es del tipo de una sola pieza que comprende un cuerpo C formado por un disco central 10, provisto de un agujero central 1 1 , para ser montado en un extremo de árbol de un vehículo, una pluralidad de agujeros excéntricos 12 para la introducción de pernos de fijación (no ilustrados), agujeros "decorativos" (ventanas) 13, que definen el diseño y ayudan al enfriamiento del sistema de frenos y por consiguiente de la superficie de montaje 15 en el vehículo; un cerco (anillo periférico) 20 configurados para retener un neumático del vehículo y que está provisto de un agujero para montar la válvula de aire 21 ; y rayos 14, las cuales promueven la unión entre el cerco 20 y el agujero central 1 1 y que son responsables por el diseño y la estructura de la rueda en combinación con el cerco 20.

En la forma de construcción que se ilustra, el agujero central 11 presenta una porción de montaje 11 , generalmente cilindrica y axialmente muy interna, que está montada alrededor de un respectivo extremo de árbol (no ilustrado) del vehículo. Por otro lado, los agujeros excéntricos 12 presentan una porción cilindrica 12a, axialmente muy interna, la cual actúa como una guía para el cuerpo de los pernos que fijan la rueda en el vehículo, y una porción frustocónica ultraperiférica 12b, axialmente muy externa, en cuyo interior está alojada la región cónica del tornillo o tuerca hexagonal, asociados operativamente con el tornillo o tuerca de fijación de la rueda.

De acuerdo a la invención, el cuerpo C está inyectado en una sola pieza de un material mixto polimérico integrado, en una mezcla homogénea: del 40% al 70% de matriz polimérica termoplástica, preferiblemente una poliamida (PA); del 30% al 60% de fibras sintéticas definidas por filamentos flexibles finos, preferiblemente fibras de vidrio combinadas con fibras de carbono, con alta resistencia a la tensión, a la flexión y al impacto; del 10% al 30% de modificadores de impacto; y del 0.01 % al 10% de aditivos, estabilizadores, lubricantes y pigmentos.

Los aditivos preferibles para formar el cuerpo C de la rueda están definidos por agentes de compatibilización, retardadores de envejecimiento, estabilizadores térmicos, absorbedores de UV, retardadores de llama y agentes auxiliares de procedimiento, antioxidantes primarios y secundarios, además de pigmentos.

Dependiendo de las fuerzas a las que se somete la rueda en su vida útil en el vehículo, puede ser conveniente e incluso necesario proveer elementos de refuerzo, construidos de aleación metálica y que adoptan la forma de piezas de inserción 30, 40 posicionadas en el interior del agujero central 11 o de los agujeros excéntricos 12, o incluso tanto en el agujero central 11 como en los agujeros excéntricos 12, con el fin de dar mayor resistencia estructural a las partes del cuerpo C sometido al contacto directo con el extremo de árbol del vehículo o con los pernos para sujetar la rueda en el vehículo.

En la construcción que se ilustra en la figura 5, el cuerpo C está desprovisto de las piezas de inserción 30, 40.

En la construcción que se ilustra en la figura 6, solamente la porción de montaje 1 1a del agujero central 11 esta recubierta internamente por la respectiva pieza de inserción 30. Debe entenderse que esta pieza de inserción 30 puede estar extendida a través de toda la extensión axial de dicha porción de montaje 1 1a del agujero central 1 1 , o solamente a través de parte de dicha extensión.

En la construcción de la figura 7, solamente los agujeros excéntricos 12 están recubiertos internamente por respectivas piezas de inserción 40. En esta figura, tanto la porción cilindrica 12a como la porción frustocónica 12b de cada agujero excéntrico 12 está recubierta de manera interna y entera por una respectiva pieza de inserción 40, cuya forma acompaña la forma de dichas porciones del excéntrico agujero 12.

La figura 8 ilustra una variante de construcción de la figura 7, en la que la pieza de inserción 40 metálica no recubre internamente toda la porción frustocónica 12b de un respectivo agujero excéntrico 12, sino solamente la región adyacente de la porción cilindrica 12a de dicho agujero excéntrico.

La figura 9 representa una construcción en la que el agujero central 1 1 tiene toda la extensión axial de su porción de montaje 1 1a recubierta por una pieza de inserción 30, mientras que los agujeros excéntricos 12 tienen solamente parte de su extensión axial recubierta por una respectiva pieza de inserción 40, tal como se ilustra en la figura 8.

La figura 10 representa una construcción que abarca los aspectos definidos en la solución de la figura 9, pero en la que todas las piezas de inserción 40 de los agujeros excéntricos 12 se unen, en una sola pieza, a la pieza de inserción 30 que recubre la porción de montaje 1 1 a del agujero central 1 1. Debe entenderse que la construcción de las figuras 9 y 10 pueden contemplar también el uso de piezas de inserción 40 tubulares, ocupando toda la extensión axial de los respectivos agujeros excéntricos 12.

Las piezas de inserción metálicas 30, 40, cuando se aplican, están inyectadas en exceso, al estar posicionadas en el molde antes de la inyección del material mixto polimérico que implica estos elementos y garantiza su posicionamiento y fijación mecánica; o montadas, subsiguientemente en el procedimiento de inyección, mediante la interferencia a través de un dispositivo adecuado en el que se controla la fuerza y el desplazamiento de la pieza de inserción. Se promueve la fijación mecánica mediante la interferencia definida por la diferencia entre el diámetro de las porciones de agujero 1 1 a, 12a, 12b y el diámetro exterior de las piezas de inserción metálicas 30, 40. En el caso de las piezas de inserción 40 de los agujeros excéntricos 12, existe también el efecto de ahusamiento de la pieza de inserción 40 y en los agujeros excéntrico 12, así como un eventual configuración geométrica de apriete (ejemplos: moleteado paralelo, moleteado cruzado, anillos de rayo concéntricos paralelos, roscas, borde dentado positivo o negativo, entre otros) aplicados a la pared exterior de dichas piezas de inserción 40. Los requisitos y la configuración de cada producto se determinará qué configuración geométrica de apriete es la más recomendada para ser aplicada a la pared exterior de las piezas de inserción 40.

La construcción descrita anteriormente permite producir la rueda como un solo elemento (y no en módulos que se junten posteriormente) y puede requerir piezas de inserción, de aleación metálica, en la región de montaje al vehículo, si es necesario o lo requiere el proyecto, con el fin de evitar el efecto de relajación de tensión que puede hacer finalmente que los pernos/tuercas de fijación pierdan su par torsor.

Se lleva a cabo la formación de dichas ruedas mediante moldeo por inyección termoplástica, utilizando una máquina de inyección con características específicas que garanticen el procesamiento correcto del material mixto polimérico, asegurando la calidad del producto final, con mayor precisión y repetibilidad, mayor productividad, eliminando y reduciendo pasos procedimientos posteriores al moldeo, reduciendo el desperdicio de materia prima y con menos consumo de energía, permitiendo así una sola pieza a obtener, con gran libertad de diseño y utilizando materiales reciclables.

Se llevaron a cabo análisis estructurales virtuales con elementos finitos (FEA) para el prueba de impacto, de acuerdo con la norma SAE J175 y para la prueba de fatiga rotatoria, de acuerdo con la norma SAE J328, con resultados muy positivos, para aprobar el modelo de construcción y el material mixto polimérico utilizado; se llevaron a cabo simulaciones virtuales de llenado/conformación para definir el proyecto de las herramientas, ubicación y configuración de los puntos de inyección, evaluación de los niveles de tensión, contracción y combadura del producto final; se otorgaron subvenciones técnicas para la fabricación de un prototipo de molde de inyección, para la adecuación de la máquina de inyección y la determinación de los parámetros de procedimiento, con el fin de producir las piezas físicas que se someterían luego a análisis funcionales y pruebas de laboratorio.

Por lo tanto, no se llevaron a cabo los pruebas de impacto, de acuerdo con la norma SAE J175, ni la prueba de fatiga radial, de acuerdo con la norma SAE J328, y la prueba de fatiga rotatoria, de acuerdo con la norma SAE J328, que aprobaron el modelo de construcción de la rueda y el material mixto polimérico utilizado, de acuerdo con todos los requisitos técnicos prescritos en las especificaciones de SAE relativas a las cargas estáticas máximas previstas, de acuerdo con las dimensiones de la rueda y el elemento de neumático montado en el mismo.

Claims (10)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Una rueda de material poliméhcc^ caracterizada porque comprende un cuerpo (C) formado por un disco central (10) provisto de un agujero central (1 1 ), para ser montado en un extremo de árbol de un vehículo, una pluralidad de agujeros excéntricos (12) para la introducción de pernos de fijación; agujeros "decorativos" (ventanas) (13); un cerco (20) configurado para retener un neumático de vehículo; rayos (14) que unen el cerco (20) al agujero central (11 ); un agujero de montaje para la válvula de aire (21 ), cuerpo (C) que está inyectado en una sola pieza, en un material mixto polimérico que comprende una mezcla homogénea, del 40% al 70% de matriz polimérica termoplástica, del 30% a 60% de fibras sintéticas; del 10% al 30% de modificadores de impacto y del 0.01 % al 10% de aditivos estabilizadores, lubricantes y pigmentos.

2 - La rueda de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la matriz polimérica termoplástica es una poliamida (PA).

3.- La rueda de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque las fibras sintéticas están definidas por filamentos flexibles finos de fibras de vidrio combinadas con fibras de carbono, con alta resistencia a la tensión, a la flexión y al impacto.

4.- La rueda de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque los modificadores de impacto están definidos por elastómeros o resinas con las propiedades de aumentar la resistencia a los impactos de la matriz polimérica.

5.- La rueda de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque los aditivos están definidos al menos por uno de los componentes definidos por: agentes de compatibilización, retardadores del envejecimiento, estabilizadores térmicos, absorbedores de UV, retardadores de llama y agentes auxiliares de procedimiento, antioxidantes y pigmentos primarios y secundarios.

6. - La rueda de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 , 2, 3, 4 o 5, caracterizada además porque tiene su agujero central (1 1 ) que presenta una porción de montaje axialmente muy interna (1 1a), y sus agujeros excéntricos (12) que presentan una porción cilindrica axialmente muy interna (12a) y una porción frustocónica axialmente muy externa (12b), rueda que se caracteriza porque al menos una de las partes definidas por la porción de montaje (11a) del agujero central (1 1 ) y por los agujeros excéntricos (12) está recubierta internamente, al menos en una parte de su extensión axial, por una pieza de inserción (30, 40) de aleación metálica, la cual está fijada en sentido axial y radial al disco central (10) del cuerpo (C) de la rueda.

7. - La rueda de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada además porque el material mixto polimérico que forma el cuerpo (C) de la rueda está moldeado alrededor al menos de una pieza de inserción (30, 40).

8. - La rueda de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque tiene por lo menos una pieza de inserción (30, 40) provista en el respectivo agujero central (1 1 ) o agujero excéntrico (12) del disco central (10) del cuerpo (C) ya inyectado.

9. - La rueda de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6, 7 u 8, caracterizada además porque solamente la porción frustocónica (12b) y la región adyacente de la porción cilindrica (12a) de los agujeros excéntricos (12) están recubiertas internamente por una respectiva pieza de inserción (40).

10. - La rueda de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizada además porque todos las piezas de inserción (40) de los agujeros excéntricos (12) están unidos, en una sola pieza, a la pieza de inserción (30) que recubre la porción de montaje 1 1 a del agujero central (1 1).