IT201700009997A1 - Cerchione di supporto pneumatici per mezzi di trasporto - Google Patents

Description

Titolo: CERCHIONE DI SUPPORTO PNEUMATICI PER MEZZI DI TRASPORTO

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha come oggetto un cerchione di supporto pneumatici per mezzi di trasporto.

Alcune tipologie di automezzi, in particolare le automobili, garantiscono prestazioni notevoli in termini di velocità ed accelerazioni.

Ovviamente, a parità di potenza del motore, è possibile ottenere prestazioni superiori con veicoli di massa contenuta, in quanto gli stessi possono essere accelerati (o decelerati) più agevolmente (hanno una inerzia inferiore).

Per tale ragione è noto il ricorso a cerchioni, su cui sono installati gli pneumatici, realizzati in leghe leggere (in particolare leghe di alluminio e leghe di magnesio) e/o materiali compositi a base di fibra di carbonio, che presentano ottime proprietà meccaniche ed un peso estremamente contenuto.

Nei cerchioni in leghe leggere la connessione al mozzo del veicolo di installazione è semplice e non introduce alcun punto critico che potrebbe innescare fratture o degrado del cerchione: una superficie centrale del cerchione, provvista di fori di alloggiamento per rispettivi bulloni, è giustapposta al mozzo ed ivi vincolata in seguito al serraggio dei bulloni.

Adottando cerchioni in materiale composito non è possibile riprodurre una identica struttura, in quanto il carico meccanico sarebbe localizzato in corrispondenza dei bulloni, con conseguente rischio di fratture localizzate del composito in corrispondenza delle aree di serraggio dei bulloni stessi.

Per ovviare a tale inconveniente è noto il ricorso a dischi di immorsamento, tra i quali bloccare il cerchio comprimendolo in fase di serraggio dei bulloni sul mozzo: tale soluzione realizzativa consente di eseguire un efficace bloccaggio del cerchione, ma implica una forma obbligata per lo stesso (l'area centrale deve essere piana per poter essere immorsata tra i dischi) e incrementa il numero di superfici di interfaccia tra il mozzo del veicolo ed il cerchione.

Il primo problema è di carattere essenzialmente estetico, ma risulta molto rilevante in quanto nel settore dell'automotive ogni casa produttrice ha un proprio stile che deve necessariamente essere mantenuto e quindi non è possibile per tutti i produttori adottare cerchioni con superficie centrale piatta immorsata tra rispettivi dischi di serraggio.

Il secondo problema è invece di natura tecnica: incrementare il numero di superfici di interfaccia rende più probabile la presenza di giochi meccanici che, con il passare del tempo, potrebbero compromettere la stabilità e la sicurezza del veicolo.

Si specifica inoltre che tali possibili giochi meccanici possono risultare amplificati in condizioni gravose di funzionamento: in particolare in seguito a numerose frenate del veicolo il disco dei freni subirà un fortissimo riscaldamento che si trasmetterà al cerchio; in condizioni di forte riscaldamento, mozzo, dischi di serraggio e parte centrale del cerchione in carbonio subiranno diverse dilatazioni termiche in ragione del fatto che sono realizzati in materiali tra loro differenti.

Compito principale del presente trovato è quello di risolvere i problemi sopra esposti, proponendo un cerchione di supporto pneumatici per mezzi di trasporto realizzato in materiale composito con aspetto e conformazione qualsiasi, in conformità con le esigenze stilistiche imposte dal design dei veicoli che saranno equipaggiati con il cerchione stesso.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di proporre un cerchione di supporto pneumatici per mezzi di trasporto realizzato in materiale composito direttamente vincolabile al mozzo del veicolo di installazione. Un altro scopo del trovato è quello di proporre un cerchione di supporto pneumatici per mezzi di trasporto realizzato in materiale composito, sicuro e meccanicamente stabile anche in condizioni di elevata temperatura.

Ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un cerchione di supporto pneumatici per mezzi di trasporto di costi contenuti relativamente semplice realizzazione pratica e di sicura applicazione.

Questo compito e questi scopi vengono raggiunti da un cerchione di supporto pneumatici per mezzi di trasporto in materiale composito a base di fibra di carbonio caratterizzato dal fatto che comprende un inserto in materiale metallico in corrispondenza della sua zona centrale destinata al fissaggio al mozzo del rispettivo mezzo di trasporto, detto inserto essendo vincolato tra valve laminate esterne sagomate in materiale composito, con l'interposizione di almeno un film di interfaccia di spessore variabile tra 0,05 mm e 1,0 mm, film di interfaccia costituito di materiale preferibilmente scelto tra polimeri epossidici, polimeri poliuretanici, polimeri acrilici, polimeri siliconici, polimeri poliammidici, fibre di vetro e loro combinazioni. Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, del cerchione di supporto pneumatici per mezzi di trasporto secondo il trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

la fig.1 rappresenta, in sezione trasversale, un cerchione di supporto pneumatici per mezzi di trasporto secondo il trovato;

la fig.2 rappresenta un ingrandimento di figura 1; la fig.3 rappresenta, in vista frontale parzialmente sezionata, un cerchione secondo il trovato;

la fig.4 rappresenta un ingrandimento di figura 3. Con particolare riferimento a tali figure è indicato globalmente con 1 un cerchione di supporto pneumatici per mezzi di trasporto.

Il cerchione 1 secondo il trovato è realizzato in materiale composito a base di fibra di carbonio: in pratica sarà quindi costituito da fibre strutturali di carbonio (disposte in maniera tale da rispondere in maniera ottimale alle sollecitazioni che si generano durante il moto del veicolo di installazione) stabilmente accoppiate ad una matrice resinosa.

Il cerchione 1 comprende un inserto 2 in materiale metallico disposto in corrispondenza della sua zona centrale, destinata al fissaggio al mozzo del rispettivo mezzo di trasporto.

L'inserto 2 è vincolato tra valve laminate 3 esterne e sagomate realizzate in materiale composito. Con la definizione "valve laminate" 3 si intendono ricompresi tutte le possibili realizzazioni di laminati in composito di qualsiasi forma (ivi comprese quella sferica, quella cilindrica e quelle di fantasia).

Tra l'inserto 2 e le valve laminate 3 è validamente interposto almeno un film di interfaccia 4 di spessore variabile tra 0,05 mm e 1,0 mm.

Gli spessori ideali del film 4 sono quelli ricompresi tra 0,2 mm e 0,8 mm, in relazione alla maggior parte delle possibili applicazioni su cerchioni 1 secondo il trovato.

Il film 4 di interfaccia sarà costituito di materiale preferibilmente scelto tra polimeri epossidici, polimeri poliuretanici, polimeri acrilici, polimeri siliconici, polimeri poliammidici, fibre di vetro e loro combinazioni. Con particolare riferimento ad una soluzione realizzativa di indubbio interesse pratico ed applicativo, l'inserto 2 può vantaggiosamente essere realizzato in lega di alluminio ad elevata resistenza meccanica.

In particolare si utilizzeranno preferibilmente leghe di alluminio scelte preferibilmente tra, secondo gli standard ASTM, quelle appartenenti al gruppo 2000 (leghe Al - rame) dette Avional, al gruppo 3000 (leghe Al - manganese), al gruppo 4000 (leghe Al - silicio), al gruppo 5000 (leghe Al -magnesio), dette Peraluman, al gruppo 6000 (leghe Al – silicio e magnesio), dette Anticorodal, al gruppo 7000 (leghe Al – zinco e magnesio), al gruppo 8000 (leghe miste) ed al gruppo 9000 (Serie sperimentale).

Non si esclude comunque l'utilizzo di altri materiali metallici (in particolare leghe costituiti da differenti metalli) per a realizzazione dell'inserto 2.

Si specifica che l'inserto 2 comprende almeno una appendice 5 sostanzialmente radiale almeno parzialmente rastremata.

Tale appendice 5 risulterà alloggiata all'interno di una rispettiva razza 6.

Il cerchione 1 secondo il trovato, in una sua specifica forma di realizzazione di ottimale funzionalità e sicurezza, può positivamente comprendere, all'interno di ciascuna razza 6, un corpo 7 in materiale polimerico ad elevata deformabilità, in corrispondenza della sua zona periferica, mentre comprende l'appendice 5 sostanzialmente radiale dell'inserto 2 in corrispondenza della sua zona centrale.

L'estremità terminale dell'appendice 5 dell'inserto 2 è allineata e prossima all'estremo più prossimo al centro del corpo 7 in materiale polimerico ad elevata deformabilità.

Più semplicemente, l'estremità terminale dell'appendice 5 è affacciata e prossima alla porzione più centrale del corpo 7.

Eventuali dilatazioni termiche dell'inserto 2 (essendo in materiale metallico potrà subire variazioni dimensionali rilevanti a causa di sue variazioni di temperatura) implicheranno un allungamento delle appendici radiali 5 con conseguente schiacciamento del corpo 7, senza generare alcun danno alle valve laminate 3 in materiale composito.

Si specifica inoltre che il film 4 di interfaccia, al di sopra di una predefinita temperatura di soglia, presenterà un vantaggioso rammollimento (con conseguente modifica del comportamento meccanico che potrà divenire, ad esempio, viscoso e/o di tipo elastomerico e/o presentante deformazioni elastiche di tipo gommoso, tali da permettere il recupero delle dimensioni originali una volta ridotta la temperatura), rispondendo alle sollecitazioni con deformazioni elastiche di tipo gommoso.

In particolare la predefinita temperatura di soglia è la temperatura di transizione vetrosa Tg' del polimero costituente il film 4 stesso.

La temperatura di transizione vetrosa Tg' è inferiore alla temperatura di transizione vetrosa Tg" della matrice polimerica del composito a base di fibra di carbonio costituente il cerchione 1 (in particolare costituente le valve laminate 3). Si evidenzia inoltre che il film 4 di interfaccia riveste completamente l'inserto 2 definendo anche uno strato protettivo nei confronti di corrosioni di tipo ossidativo, di tipo galvanico e di tipo chimico.

In pratica in corrispondenza di variazioni di temperatura del cerchione 1, l'inserto 2 e le valve laminate 3 subiranno delle variazioni dimensionali (proporzionali a rispettivo coefficiente di dilatazione termica).

Il coefficiente di dilatazione termica dell'inserto 2 metallico sarà certamente molto maggiore del coefficiente delle valve laminate 3 in composito.

Per tale ragione la presenza del film 4 costituisce un vantaggio in quanto crea un giunto di dilatazione che permette uno scorrimento tra l'inserto 2 e le valve laminate 3 senza che l'inserto 2 allungandosi possa danneggiare le valve laminate 3 stesse.

La protezione conferita dal film 4 all'inserto 2 costituisce un valido schermo anche nei confronti delle corrosioni: in particolare l'alluminio ed il composito a base di fibra di carbonio presentano un valore molto differente di elettronegatività e quindi la superficie di interfaccia potrebbe essere interessata da corrosione galvanica se non fosse presente il film 4.

Vantaggiosamente, il presente trovato risolve i problemi esposti in precedenza, proponendo un cerchione 1 di supporto pneumatici per mezzi di trasporto realizzato in materiale composito con aspetto e conformazione qualsiasi, in conformità con le esigenze stilistiche imposte dal design dei veicoli che saranno equipaggiati con il cerchione 1 stesso.

Convenientemente il cerchione 1 è direttamente vincolabile al mozzo del veicolo di installazione, senza la necessità di interporre specifiche piastre di serraggio.

Validamente il cerchione 1 secondo il trovato è sicuro e meccanicamente stabile anche in condizioni di elevata temperatura.

Positivamente il cerchione 1 in materiale composito, di supporto pneumatici per mezzi di trasporto, risulta essere di relativamente semplice realizzazione pratica e di costi contenuti: tali caratteristiche lo rendono una innovazione di sicura applicazione.

Il trovato, così concepito, è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

Negli esempi di realizzazione illustrati singole caratteristiche, riportate in relazione a specifici esempi, potranno essere in realtà intercambiate con altre diverse caratteristiche, esistenti in altri esempi di realizzazione.

In pratica i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (7)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Cerchione di supporto pneumatici per mezzi di trasporto in materiale composito a base di fibra di carbonio caratterizzato dal fatto che comprende un inserto (2) in materiale metallico in corrispondenza della sua zona centrale destinata al fissaggio al mozzo del rispettivo mezzo di trasporto, detto inserto (2) essendo vincolato tra valve laminate (3) esterne sagomate in materiale composito, con l'interposizione di almeno un film (4) di interfaccia di spessore variabile tra 0,05 mm e 1,0 mm, film (4) di interfaccia costituito di materiale preferibilmente scelto tra polimeri epossidici, polimeri poliuretanici, polimeri acrilici, polimeri siliconici, polimeri poliammidici, fibre di vetro e loro combinazioni.
2. 2. Cerchione, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto inserto (2) è realizzato in lega di alluminio ad elevata resistenza meccanica.
3. 3. Cerchione, secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto inserto (2) comprende almeno una appendice (5) sostanzialmente radiale almeno parzialmente rastremata, detta appendice (5) essendo alloggiata all'interno di una rispettiva razza (6).
4. 4. Cerchione, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che comprende, all'interno di ciascuna razza (6), un corpo (7) in materiale polimerico ad elevata deformabilità in corrispondenza della sua zona periferica e detta appendice (5) sostanzialmente radiale di detto inserto (2) in corrispondenza della sua zona centrale, l'estremità terminale di detta appendice (5) di detto inserto (2) essendo allineata e prossima all'estremo più prossimo al centro di detto corpo (7) in materiale polimerico ad elevata deformabilità.
5. 5. Cerchione, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto film (4) di interfaccia, al di sopra di una predefinita temperatura di soglia, presenta un rammollimento rispondendo alle sollecitazioni con deformazioni elastiche di tipo gommoso.
6. 6. Cerchione, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detta predefinita temperatura di soglia è la temperatura di transizione vetrosa Tg' del polimero costituente il detto film (4), detta temperatura di transizione vetrosa Tg' essendo inferiore alla temperatura di transizione vetrosa Tg" della matrice polimerica del composito a base di fibra di carbonio costituente il detto cerchione.
7. 7. Cerchione, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto film (4) di interfaccia riveste completamente detto inserto (2) definendo uno strato protettivo nei confronti di corrosioni di tipo ossidativo, di tipo galvanico e di tipo chimico.