ES2952712T3 - Componente compuesto con asiento de apriete, en particular estribo de manillar o tija de sillín - Google Patents
Componente compuesto con asiento de apriete, en particular estribo de manillar o tija de sillín Download PDFInfo
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Abstract
La invención se refiere a un componente compuesto (01) que comprende un elemento de soporte tubular (06) que está compuesto de un material compuesto de fibras, estando previsto al menos un asiento de sujeción (05) en el lado exterior del componente compuesto (01) sobre el que se puede sujetar. asiento un elemento de sujeción (04) puede fijarse mediante fricción mediante la aplicación de una fuerza de sujeción. En la zona del asiento de apriete (05), en el lado exterior del elemento de soporte (06) fabricado a partir de un material compuesto de fibras, está previsto un elemento de distribución de presión (07) de un material elásticamente deformable, la elasticidad del elemento elásticamente deformable siendo el material mayor que la elasticidad del material compuesto de fibras. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Componente compuesto con asiento de apriete, en particular estribo de manillar o tija de sillín
La invención se refiere a un componente compuesto según el preámbulo de la reivindicación 1, tal como se muestra en el documento EP1564125A1.
El documento EP1564125A1 divulga una bicicleta con un manillar que, incluido el manillar, puede estar hecha de un material compuesto de fibras. En la sección en la que una abrazadera prevista para fijar el manillar a la bicicleta ataca en el manillar, el manillar presenta una amortiguación de un material flexible, que está encerrado por otro componente de un material compuesto de fibras, en el que finalmente ataca la abrazadera.
Con vistas a la fijación de componentes a los componentes compuestos genéricos, por ejemplo, la fijación de la potencia de manillar a un estribo de manillar o la fijación de un sillín o un cuadro tubular a una tija de sillín, los componentes compuestos conocidos tienen la desventaja de que son muy sensibles con respecto a las fuerzas de apriete que actúan radialmente y, por lo tanto, se dañan con facilidad. Gracias a la estructura de fibras, que habitualmente está encerrada por una matriz de resina endurecida, los elementos tubulares de soporte son muy resistentes a las cargas de tracción y flexión. Por el contrario, las fuerzas de apriete que actúan radialmente sobre el elemento de soporte tubular provocan muy fácilmente la delaminación de las fibras, lo que puede conducir a la rotura del componente compuesto. Por este motivo, los elementos de soporte tubulares, hechos de material compuesto de fibras, deben tener a menudo un grosor de componente superior al necesario para las fuerzas de tracción y flexión que se producen durante el funcionamiento, ya que de lo contrario, por las fuerzas radiales provocadas no sería posible una fijación de los elementos de apriete con la resistencia requerida. En otras palabras, esto significa que el grosor de componente de los componentes compuestos conocidos viene determinado significativamente por las fuerzas de apriete que deben aplicarse al montar los elementos de apriete. Esto se debe especialmente también a que los elementos de apriete provocan un efecto de entalla significativamente mayor, que puede causar grietas y fracturas en el material compuesto de fibras. Sin embargo, el mayor grosor de componente básicamente es indeseable, ya que conlleva un mayor peso y mayores costes de fabricación. Por lo tanto, la presente invención tiene el objetivo de proporcionar un nuevo componente compuesto, en particular un nuevo estribo de manillar o una nueva tija de sillín, en los que esté previsto de manera conocida un asiento de apriete para montar un elemento de apriete y que permita un menor grosor de componente del material compuesto de fibras.
Este objetivo se consigue mediante un componente compuesto, un estribo de manillar y una tija de sillín según la teoría de las reivindicaciones 1, 6 y 9.
Formas de realización ventajosas de la invención son objeto de las reivindicaciones subordinadas.
El componente compuesto según la invención se basa en la idea básica de que en la zona del asiento de apriete desde el lado exterior del elemento de soporte hecho de material compuesto de fibras está previsto un elemento de distribución de presión hecho de un material elásticamente deformable. La elasticidad del material deformable elásticamente es superior a la elasticidad del material compuesto de fibras. Si ahora se instala un elemento de apriete en la zona del asiento de apriete, las fuerzas de apriete aplicadas durante ello actúan primero sobre el elemento de distribución de presión. A causa de las propiedades elásticas del elemento de distribución de presión, se reducen los picos de presión y las fuerzas de apriete se introducen de forma más uniforme en el material compuesto de fibras subyacente. Esto resulta especialmente ventajoso en los cantos del asiento de apriete, ya que por el elemento de distribución de presión elástico, el efecto de entalla provocado por el canto del elemento de apriete se reduce significativamente. A causa de la menor carga sobre el material compuesto de fibras en la zona del asiento de apriete, el propio elemento de soporte puede fabricarse con un componente de menor grosor, lo que conduce a una reducción del peso y los costes de fabricación.
Además, el componente compuesto según la invención tiene la ventaja de que, a causa de sus propiedades elásticas, el coeficiente de fricción del elemento de distribución de presión es considerablemente superior al coeficiente de fricción del elemento de soporte de material compuesto de fibras. Si el elemento de apriete se monta ahora en la zona del elemento de distribución de presión, ya es suficiente una fuerza de apriete relativamente baja para fijar el asiento de apriete mediante unión por fricción al elemento de apriete. Como resultado, las fuerzas de apriete que debe ejercer el elemento de apriete también pueden reducirse sin que por ello empeore la fijación del componente compuesto en el elemento de apriete. La reducción de las fuerzas de apriete a causa del mayor coeficiente de fricción del distribuidor de presión conduce a su vez a una menor carga sobre el material compuesto de fibras, de modo que también a este respecto se hace posible una reducción del grosor de componente del material compuesto de fibras.
La forma geométrica del elemento de distribución de presión es básicamente discrecional. Genéricamente, el elemento de distribución de presión está formado a modo de una capa de distribución de presión que encierra parcialmente el lado exterior del elemento de soporte hecho de material compuesto de fibras. Por lo tanto, es especialmente ventajoso si la capa de distribución de presión envuelve el elemento de soporte de forma cilíndrica o en forma de segmento de cilindro. El tamaño y la disposición de la capa de distribución de presión deben ser tales que, en la medida de lo posible, toda la fuerza de apriete aplicada por el elemento de apriete se introduzca en el material compuesto de fibras
subyacente a través de la capa de distribución de presión.
Genéricamente, la capa de distribución de presión se aplica selectivamente en determinadas zonas del elemento de soporte, en concreto, en la zona de los asientos de apriete. De este modo, por lo tanto, solo las zonas en el lado exterior del elemento de soporte están equipadas con una capa de distribución de presión destinada a servir posteriormente de asiento de apriete.
Si la capa de distribución de presión cubre solo de forma selectiva el material compuesto de fibras del elemento de soporte, se producirá una transición entre el material elásticamente deformable de la capa de distribución de presión y el material compuesto de fibras del elemento de soporte a lo largo de los cantos laterales de la capa de distribución de presión. En cuanto a la durabilidad del componente compuesto, es especialmente deseable que los cantos exteriores de la capa de distribución de presión no estén expuestos, sino que estén protegidos lateralmente por el material compuesto de fibras. Por lo tanto, según la invención, la superficie exterior de la capa de distribución de presión se convierte suavemente, a lo largo de los cantos exteriores, en la superficie exterior del elemento de soporte hecho de material compuesto de fibras. Como resultado, queda formada una superficie lisa del elemento de soporte, en la que las zonas duras del material compuesto de fibras se alternan con las zonas elásticamente deformables de la capa de distribución de presión.
Una fijación sin juntas y por unión de materiales de la capa de distribución de presión al material compuesto de fibras del elemento de soporte se consigue de manera especialmente sencilla y económica de tal manera que el material elásticamente deformable de la capa de distribución de presión se incorpora en el elemento de soporte por cocción ya durante el curado del material compuesto de fibras. En otras palabras, esto significa que los elementos de capa de distribución de presión elaborados se introducen en el molde para la fabricación del elemento de soporte y se curan en el molde junto con el material compuesto de fibras aún sin curar. Hay que cuidar de garantizar la compatibilidad materiales entre el material de la capa de distribución de presión y el material de resina del material compuesto de fibras.
Para poder transmitir de forma fiable las fuerzas de apriete de la capa de distribución de presión al material compuesto de fibras subyacente del elemento de soporte, es especialmente ventajoso si el material elásticamente deformable de la capa de distribución de presión está unido por unión de materiales al material compuesto de fibras del elemento de soporte.
El material del que está hecho el elemento de soporte es básicamente discrecional. La invención ofrece las máximas ventajas en cuanto a componentes compuestos hechos de material compuesto de fibras de carbono (carbono), ya que este material tiene una alta sensibilidad a la entalla y además causa altos costes de material.
Para la fabricación del elemento de distribución de presión han demostrado ser adecuados en particular los materiales elastoméricos.
El material elastomérico utilizado para fabricar el elemento de distribución de presión es básicamente discrecional. Preferiblemente, sin embargo, el material debería contener caucho, pudiendo estar contenidos también diferentes tipos de caucho, en concreto, EPDM, EAM, FKM, ACM, MBR, HMBR, XHMBR, NR, CSM, VMΩ, MVQ, SVMΩ y/o MFQ.
La finalidad para la que se utiliza el componente compuesto según la invención, con todas sus característica que se describen en otro punto con sus ventajas y en la reivindicación 1, es básicamente discrecional. Según una variante de acuerdo con la invención, está previsto que el componente compuesto está realizado en forma de un estribo de manillar y sirve para su uso en una bicicleta. El asiento de apriete del estribo de manillar está previsto entonces para que el elemento de apriete de una potencia de manillar se fije al mismo mediante unión por fricción. Al montar el elemento de distribución de presión según la invención en el estribo de manillar hecho de material compuesto de fibras, se consigue que el efecto de entalla causado por el elemento de apriete de la potencia de manillar y la fuerza de apriete necesaria para la fijación del estribo de manillar a la potencia de manillar se reduzcan significativamente, de modo que se puede reducir el grosor de componente del material compuesto de fibras. Por este menor grosor de componente del material compuesto de fibras se ahorran costes de fabricación y se consigue una reducción muy deseable del peso del componente.
Adicionalmente al montaje del elemento de distribución de presión según la invención en la zona del asiento de apriete para el montaje de la potencia de manillar, el estribo de manillar puede presentar además asientos de apriete adicionales equipados respectivamente con un elemento de distribución de presión. A estos asientos de apriete adicionales podrían fijarse entonces de una manera conocida, mediante unión por fricción aplicando fuerzas de apriete, piezas complementarias adicionales, por ejemplo, puños, frenos, palancas de cambio o luces. Mediante los elementos de distribución de presión en la zona de estos asientos de apriete adicionales se consigue a su vez que se reduzca el efecto de entalla no deseado en el material compuesto de fibras del elemento de soporte.
Todas las variantes preferibles descritas con respecto al componente compuesto de fibras pueden transferirse de forma análoga también al estribo de manillar según la invención.
Otro campo de uso según la invención del componente compuesto según la invención, con todas sus características que se describen en otro punto con sus ventajas y en la reivindicación 1, es la fabricación de tijas de sillín de material compuesto de fibras. Estas tijas de sillín presentan habitualmente un asiento de apriete para montar un sillín y/o un asiento de apriete para montar la tija de sillín en un tubo del cuadro. La tija de sillín según la invención se caracteriza a su vez porque al menos un asiento de apriete está equipado con un elemento de distribución de presión para reducir el efecto de entalla no deseado y los picos de fuerza no deseados de las fuerzas de apriete que actúan radialmente. Además, el elemento de distribución de presión elásticamente deformable puede aumentar a su vez el coeficiente de fuerza de estímulo en la ranura de fijación. Las variantes preferibles del componente compuesto según la invención también se pueden transferir de la misma manera a la tija de sillín según la invención.
Una forma de realización de la invención está representada esquemáticamente en los dibujos y se explica a continuación a modo de ejemplo.
La figura 1 muestra un componente compuesto realizado en forma de un estribo de manillar durante el montaje de una potencia de manillar, en una vista en perspectiva;
la figura 2 muestra el componente compuesto según la figura 1 en la zona del asiento de apriete para montar la potencia de manillar, en sección transversal.
La figura 1 muestra un componente compuesto 01 según la invención, que está realizado a modo de un estribo de manillar. En el centro del componente compuesto 01 está previsto un asiento de apriete al que se puede fijar mediante unión por fricción la potencia de manillar 02 con un elemento de apriete 03. La fijación se realiza apretando tornillos de apriete 04, de modo que en el lado interior del elemento de apriete 03 se produce una fuerza de apriete, dirigida radialmente, sobre el asiento de apriete del componente compuesto 01.
La figura 2 muestra el componente compuesto 01 con el elemento de apriete 03 montado en la zona del asiento de apriete 05, en sección transversal. El componente compuesto 01 utilizado como estribo de manillar comprende un elemento de soporte 06 tubular fabricado de un material compuesto de fibras, en concreto de carbono. Mediante el uso de carbono para la fabricación del elemento de soporte 06 se consigue una resistencia o rigidez muy alta a la vez de un peso de componente muy bajo. En la zona del asiento de apriete 05 para montar el elemento de apriete 03, en el lado exterior del elemento de soporte 06 está previsto un elemento de distribución de presión 07. El elemento de distribución de presión 07 forma una capa de distribución de presión y envuelve al elemento de soporte 06 de forma cilíndrica en la zona del asiento de apriete 05. La anchura del elemento de distribución de presión 07 es ligeramente mayor que la anchura del asiento de apriete 03 para absorber el efecto de entalla no deseado en la zona de los cantos laterales del elemento de apriete 03. Por lo tanto, el elemento de distribución de presión 07 está montado solo de forma selectiva en la zona del asiento de apriete 05. Dado el caso, en la zona de las otras piezas complementarias, en concreto, el freno o los puños, pueden preverse elementos de distribución de presión adicionales y los demás componentes deben fijarse mediante unión por fricción aplicando fuerzas de apriete.
En los cantos exteriores 08 del elemento de distribución de presión 07, la superficie exterior del material elástico, del que está hecho el elemento de distribución de presión 07, se convierte sin ranuras ni juntas en el material compuesto de fibras del elemento de soporte 06, de modo que queda formada una superficie lisa cilíndrica. Esto se consigue de tal forma que el material elastomérico del elemento de distribución de presión se inserta en el molde previsto a tal efecto durante la fabricación del elemento de soporte y se cubre con el material compuesto de fibras aún sin curar. Durante el curado del material compuesto de fibras, el material elastomérico del elemento de distribución de presión se incorpora entonces por cocción en el material compuesto de fibras del elemento de soporte. El material elastomérico del elemento de distribución de presión y el material compuesto de fibras del elemento de soporte también forman una unión de materiales, de modo que pueden ser transferidas sin problemas fuerzas muy elevadas del elemento de distribución de presión al elemento de soporte subyacente.
En cuanto a las fuerzas de apriete dirigidas radialmente que se producen en la zona del asiento de apriete, el elemento de distribución de presión tiene una estabilidad extraordinariamente alta. A causa de sus propiedades elásticas, también tiene el efecto de reducir los picos de presión en la superficie del elemento de soporte subyacente y reducir el efecto de entalla en la zona de los bordes del elemento de apriete, de modo que quedan excluidos los daños del material compuesto de fibras por las fuerzas de apriete, incluso en caso de un grosor de componente relativamente reducido del material compuesto de fibras.
Claims (10)
1. Componente compuesto (01) con un elemento de soporte (06) tubular hecho de material compuesto de fibras, en el que en el lado exterior del componente compuesto (01) está previsto al menos un asiento de apriete (05), y en el que en la zona del asiento de apriete (05), en el lado exterior del elemento de soporte (06) hecho de material compuesto de fibras, está previsto un elemento de distribución de presión (07) de un material elásticamente deformable, y en el que la elasticidad del material elásticamente deformable es mayor que la elasticidad del material compuesto de fibras, y en el que en el asiento de apriete (05) puede inmovilizarse en el elemento de distribución de presión (07) mediante unión por fricción un elemento de apriete (03) aplicando una fuerza de apriete, y en el que el elemento de distribución de presión (07) está configurado a modo de una capa de distribución de presión que envuelve el elemento de soporte (06) en particular de forma cilíndrica o en forma de segmento de cilindro, y en el que la capa de distribución de presión (07) recubre el material compuesto de fibras del elemento de soporte (06) de manera selectiva solo en la zona del asiento de apriete (05),
caracterizado
porque la superficie exterior de la capa de distribución de presión (07) se convierte, en sus cantos exteriores (08), de forma lisa en la superficie exterior del elemento de soporte (06) hecho de material compuesto de fibras, y en que el material elásticamente deformable del elemento de distribución de presión (07) está incorporado en el elemento de soporte (06) por cocción durante el curado del material compuesto de fibras.
2. Componente compuesto según la reivindicación 1,
caracterizado
porque el material elásticamente deformable del elemento de distribución de presión (07) está unido por unión de materiales al material compuesto de fibras del elemento de soporte (06).
3. Componente compuesto según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado
porque el elemento de soporte (06) está hecho de un material compuesto de fibras de carbono.
4. Componente compuesto según una de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado
porque el elemento de distribución de presión (07) está hecho de un material elastomérico.
5. Componente compuesto según la reivindicación 4,
caracterizado
porque el material elastomérico del elemento de distribución de presión (07) contiene caucho.
6. Componente compuesto según una de las reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado
porque el componente compuesto está realizado a modo de un estribo de manillar.
7. Componente compuesto según la reivindicación 6,
caracterizado
porque en el lado exterior del soporte del manillar (01) están previstos asientos de apriete adicionales para montar piezas complementarias adicionales, en particular puños, frenos, palancas de cambio y/o luces, en los que las piezas complementarias pueden inmovilizarse mediante unión por fricción con elementos de apriete aplicando una fuerza de apriete, y en la zona de los asientos de apriete adicionales en el lado exterior del elemento de soporte hecho de material compuesto de fibras están previstos uno o varios elementos de distribución de presión hechos de un material elásticamente deformable, y la elasticidad del material elásticamente deformable es mayor que la elasticidad del material compuesto de fibras.
8. Componente compuesto según la reivindicación 6 o 7 para el uso en una bicicleta.
9. Componente compuesto según una de las reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado
porque el componente compuesto está realizado a modo de una tija de sillín.
10. Componente compuesto según la reivindicación 9 para el uso en una bicicleta.
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