IT202000008116A1

IT202000008116A1 - Cerchio di ruota di bicicletta e procedimento per la sua fabbricazione

Info

Publication number: IT202000008116A1
Application number: IT102020000008116A
Authority: IT
Inventors: Mauri Feltrin
Original assignee: Campagnolo Srl
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2021-10-16
Also published as: JP2021175659A; EP3895902A1; CN113524976A; US20210323347A1; TW202206301A

Description

Cerchio di ruota di bicicletta e procedimento per la sua fabbricazione

DESCRIZIONE

L?invenzione riguarda un cerchio di ruota di bicicletta.

L?invenzione riguarda altres? un procedimento per la fabbricazione del suddetto cerchio.

Il cerchio dell?invenzione comprende, almeno in una sua parete in cui sono realizzate le sedi forate di attacco raggi, un materiale composito. Nel seguito tale cerchio verr? anche identificato con l?espressione ?cerchio in materiale composito?.

Nella presente descrizione e nelle rivendicazioni allegate, il termine ?sede forata di attacco raggio? ? usato in senso lato, a ricomprendere sia una sede in cui venga inserito direttamente un raggio, dotato ad esempio di una testa ingrossata o di una filettatura, sia una sede in cui venga inserito un nipplo o altro elemento a cui ? associato il raggio.

Nella presente descrizione e nelle rivendicazioni allegate, con ?materiale composito? si intende indicare un materiale comprendente una pluralit? di fibre strutturali incorporate in un materiale polimerico. Tipicamente, le suddette fibre strutturali sono fibre unidirezionali o bidirezionali. Nel primo caso, pu? essere previsto un unico strato di fibre unidirezionali o almeno due strati sovrapposti di fibre unidirezionali tra loro inclinati; in zone del cerchio lontane dalle sedi forate di attacco raggio le fibre strutturali di ciascuno strato si estendono sostanzialmente parallele l?una all?altra lungo una rispettiva direzione longitudinale. Nel secondo caso, il materiale composito definisce un tessuto comprendente una prima pluralit? di fibre strutturali sostanzialmente parallele estese lungo la suddetta prima direzione longitudinale (fibre di trama) ed una seconda pluralit? di fibre strutturali sostanzialmente parallele estese lungo una seconda direzione sostanzialmente ortogonale alla suddetta prima direzione (fibre di ordito).

Nel seguito, quando si far? riferimento a fibre unidirezionali ci si riferir? alle fibre strutturali di uno strato di fibre unidirezionali, mentre quando si far? riferimento a fibre bidirezionali ci si riferir? alle fibre strutturali di un tessuto di fibre bidirezionali.

Cerchi in materiale composito sono noti e vengono solitamente fabbricati tramite stampaggio del materiale composito secondo una variet? di forme in sezione trasversale.

Tipicamente, nel caso di materiale composito includente materiale polimerico termoindurente si effettua uno stampaggio a compressione, mentre nel caso di materiale composito includente materiale polimerico termoplastico si effettua uno stampaggio ad iniezione.

Prima che il cerchio venga associato a un mozzo per formare una ruota di bicicletta, nel cerchio devono venir realizzate una pluralit? di sedi forate di attacco raggio.

Le suddette sedi forate devono essere praticate nelle posizioni richieste dalla raggiatura della particolare ruota, vale a dire a seconda del numero di raggi, della loro distribuzione lungo la circonferenza del cerchio, della loro posizione nella sezione trasversale del cerchio, e della direzione assunta da ciascun raggio, ad esempio in virt? del suo attacco radiale o tangenziale al mozzo e/o dell?angolo di campanatura.

La domanda di brevetto n? EP 2422959 a nome della Richiedente ed il brevetto n? US 10315461 divulgano procedimenti per la fabbricazione di cerchi di ruota di bicicletta in materiale composito in cui la pluralit? di sedi forate di attacco raggio ? realizzata prima dello stampaggio del materiale composito, in modo che dopo lo stampaggio si ottengano cerchi di ruota di bicicletta gi? provvisti delle suddette sedi forate. In particolare, le sedi forate di attacco raggio sono ricavate nelle posizioni desiderate tramite spostamento delle fibre strutturali prima dello stampaggio del materiale composito.

In EP 2422959 tale spostamento ? attuato utilizzando un utensile appuntito ma non tagliente, quale ad esempio un punteruolo. Tale utensile, una volta inserito nel materiale composito, provoca uno spostamento localizzato delle fibre strutturali, senza taglio o tranciatura o asportazione di tali fibre strutturali (salvo eventualmente per un numero molto limitato di fibre strutturali, in particolare di quelle fibre strutturali che si trovano proprio in corrispondenza dell?estremit? di punta dell?utensile).

In US 10315461 si prevede che in corrispondenza di ciascuna delle sedi forate da realizzare tutte le fibre strutturali ivi presenti siano spostate (salvo eventualmente prevedere una percentuale di fibre strutturali tagliate pari, al massimo, al 10% del totale di fibre strutturali presenti in corrispondenza di ciascuna sede forata).

Nelle soluzioni descritte in EP 2422959 e US 10315461, lo spostamento delle fibre strutturali comporta, nel caso di fibre unidirezionali, la presenza di due aree di accumulo di fibre strutturali continue (ossia non tagliate) disposte in corrispondenza di zone diametralmente opposte rispetto alla sede forata e lungo una direzione sostanzialmente trasversale rispetto alla direzione longitudinale delle fibre strutturali. Nel caso invece di fibre bidirezionali, lo spostamento delle fibre strutturali di trama e delle fibre strutturali di ordito comporta la presenza di quattro aree di accumulo di fibre strutturali continue in corrispondenza di quattro zone sfalsate di circa 90? attorno alla sede forata.

La Richiedente ha osservato che un inconveniente delle soluzioni descritte in EP 2422959 e US 10315461 ? che, soprattutto nel caso di fibre unidirezionali ma anche nel caso di fibre bidirezionali, per effetto dello spostamento di tali fibre, si formano, in corrispondenza di zone contrapposte rispetto a ciascuna sede forata e sfalsate rispetto alle aree di accumulo delle fibre, aree in cui ? presente solo materiale polimerico. Tali aree definiscono nel cerchio zone di indebolimento strutturale. In tali aree si possono anche creare piccole zone prive di materiale polimerico, ovvero zone con bolle d?aria, con conseguente ulteriore indebolimento del cerchio.

Un altro inconveniente delle soluzioni descritte in EP 2422959 e US 10315461 ? correlato al fatto che attorno alle sedi forate le fibre strutturali non sono ben tese e per poter lavorare correttamente devono prima distendersi e caricarsi. Ci? comporta un indebolimento strutturale del cerchio, o quanto meno un ritardo della risposta fornita dal cerchio alle sollecitazioni meccaniche a cui esso ? sottoposto durante il tensionamento dei raggi e durante la pedalata.

Il problema tecnico alla base dell?invenzione consiste nel realizzare un cerchio in materiale composito che possa resistere meglio e pi? prontamente alle suddette sollecitazioni meccaniche.

La presente invenzione riguarda, in un suo primo aspetto, un cerchio di ruota di bicicletta, comprendente una parete in materiale composito avente una pluralit? di sedi forate di attacco raggio, in cui ciascuna sede forata ? delimitata da almeno una prima area di accumulo di fibre strutturali continue ed almeno una seconda area circonferenzialmente sfalsata rispetto a detta prima area e comprendente fibre strutturali tagliate.

Nella presente descrizione e nelle rivendicazioni allegate, con ?area di accumulo di fibre strutturali continue? si intende indicare una zona in cui la densit? locale delle fibre strutturali continue ? superiore a una densit? nominale media delle fibre strutturali continue nel materiale composito. Dunque, se il materiale composito ha una determinata densit? nominale media di fibre strutturali continue, esso avr? in ogni zona della parete del cerchio lontana dalle sedi forate una densit? di fibre strutturali continue in un intervallo di tolleranza attorno alla densit? nominale media e, nell?area di accumulo di fibre strutturali continue, una densit? di fibre strutturali continue superiore all?estremo superiore di tale intervallo di tolleranza. L?area di accumulo di fibre strutturali continue ? ottenuta durante la realizzazione delle sedi forate di attacco raggio prima dello stampaggio del materiale composito, e cio? prima che quest?ultimo venga reticolato. In tali circostanze infatti le fibre strutturali continue sono in grado di spostarsi rispetto al materiale polimerico a seguito dell?azione di spinta esercitata su di esse dall?utensile utilizzato per realizzare le sedi forate di attacco raggio.

Vantaggiosamente, grazie alla presenza di fibre strutturali in tutte le aree attorno a ciascuna sede forata, e quindi anche in quelle aree in cui nei cerchi descritti in EP 2422959 e US 10315461 le fibre sono state spostate lasciandovi solo materiale polimerico, il cerchio dell?invenzione ? in grado di rispondere alle sollecitazioni meccaniche a cui esso ? soggetto durante l?uso pi? rapidamente ed efficacemente rispetto ai cerchi descritti in EP 2422959 e US 10315461. Inoltre, una volta che il materiale composito viene reticolato a seguito dello stampaggio, almeno alcune delle fibre strutturali tagliate che sono inglobate nel materiale polimerico risultano essere ben tese e sono quindi idonee a sopportare e trasferire efficacemente le sollecitazioni a cui ? sottoposto il cerchio in corrispondenza delle sedi di attacco raggio.

Preferibilmente, ciascuna sede forata ? delimitata da almeno due prime aree di accumulo di fibre strutturali continue e da almeno due seconde aree circonferenzialmente sfalsate rispetto a dette almeno due prime aree e comprendenti fibre strutturali tagliate.

Pi? preferibilmente, nel caso di fibre unidirezionali sono previste due prime aree di accumulo di fibre strutturali continue e due seconde aree comprendenti fibre strutturali tagliate, mentre nel caso di fibre bidirezionali sono previste quattro prime aree di accumulo di fibre strutturali continue e quattro seconde aree comprendenti fibre strutturali tagliate.

Preferibilmente, dette almeno due prime aree sono disposte da parti opposte rispetto alla sede forata lungo una prima direzione e dette almeno due seconde aree sono disposte da parti opposte rispetto alla sede forata lungo una seconda direzione inclinata rispetto alla prima direzione.

Pi? preferibilmente, la seconda direzione ? sostanzialmente ortogonale alla prima direzione.

Pertanto, preferibilmente, nel caso di fibre unidirezionali le due prime aree di accumulo di fibre strutturali continue sono diametralmente opposte e sfalsate di circa 90? rispetto alle due seconde aree comprendenti fibre strutturali tagliate, mentre nel caso di fibre bidirezionali sono previste quattro prime aree di accumulo di fibre strutturali continue, sfalsate di circa 90? tra di loro, e quattro seconde aree comprendenti fibre strutturali tagliate, sfalsate di circa 90? tra di loro e di circa 45? rispetto alle quattro prime aree di accumulo di fibre strutturali continue.

Preferibilmente, la seconda direzione ? sostanzialmente parallela ad una direzione longitudinale delle fibre strutturali continue e tagliate in zone lontane dalle sedi forate.

La suddetta direzione longitudinale pu? essere parallela alla direzione circonferenziale del cerchio o inclinata rispetto alla direzione circonferenziale del cerchio di un angolo prefissato, ad esempio pari a circa 45? o 60?. In entrambi i casi la presenza di fibre strutturali attorno alle sedi forate comporta un vantaggioso rafforzamento locale in tali regioni del cerchio, che sono particolarmente critiche dal punto di vista degli sforzi.

In forme di realizzazione particolarmente preferite, si prevedono almeno due strati sovrapposti di fibre strutturali unidirezionali e le fibre strutturali di ciascuno strato sono orientate a circa 45? rispetto alla direzione circonferenziale del cerchio ed ortogonalmente rispetto alle fibre strutturali di uno strato adiacente.

Preferibilmente, almeno alcune delle fibre strutturali tagliate di almeno alcune di dette seconde aree hanno, in prossimit? delle rispettive sedi forate, un andamento curvilineo e, in zone lontane dalle sedi forate, un andamento sostanzialmente rettilineo.

Pi? preferibilmente, in zone lontane dalle sedi forate le fibre strutturali tagliate occupano uno spazio avente, lungo una direzione perpendicolare ad una loro direzione longitudinale, una dimensione maggiore del 10% del diametro delle sedi forate.

Ancora pi? preferibilmente, la suddetta dimensione ? compresa tra il 20% e il 70% del diametro delle sedi forate, estremi inclusi.

In particolare, se le fibre strutturali sono unidirezionali, la suddetta dimensione ? preferibilmente compresa tra il 20% e il 50% del suddetto diametro, estremi inclusi, mentre se le fibre strutturali sono bidirezionali, la suddetta dimensione ? compresa tra il 50% e il 70% del suddetto diametro, estremi inclusi.

In una prima forma di realizzazione preferita del cerchio dell?invenzione, le fibre strutturali continue e tagliate sono fibre unidirezionali disposte in almeno due strati sovrapposti. In tal caso, preferibilmente, la suddetta almeno una prima area e la suddetta almeno una seconda area sono definite in ciascuno di detti almeno due strati sovrapposti.

In una seconda forma di realizzazione preferita del cerchio dell?invenzione, dette fibre strutturali continue e tagliate sono fibre bidirezionali e comprendono fibre di trama e fibre di ordito. In tal caso, preferibilmente, la suddetta almeno una prima area e la suddetta almeno una seconda area sono definite sia dalle fibre di trama sia dalle fibre di ordito.

In un suo secondo aspetto, la presente invenzione riguarda un procedimento per la fabbricazione di un cerchio di ruota di bicicletta, comprendente:

- disporre un materiale composito in uno stampo comprendente una parete radialmente interna provvista di una pluralit? di primi fori passanti;

- perforare, tramite un utensile da taglio, il materiale composito in corrispondenza di detta pluralit? di detti primi fori passanti realizzando nel materiale composito una pluralit? di secondi fori passanti;

- dopo aver realizzato detta pluralit? di secondi fori passanti, stampare il materiale composito nello stampo ricavando in corrispondenza di ciascuno di detti secondi fori passanti una rispettiva sede forata di attacco raggio;

in cui detta sede forata ? delimitata da almeno una prima area di accumulo di fibre strutturali continue ed almeno una seconda area circonferenzialmente sfalsata rispetto a detta prima area e comprendente fibre strutturali tagliate da detto utensile da taglio.

Nella presente descrizione e nelle rivendicazioni allegate, con:

- ?utensile da taglio? si intende indicare un utensile rotante avente almeno un bordo tagliente, quale ad esempio una punta da trapano;

- ?perforare? si intende indicare una operazione meccanica che causa il taglio di fibre strutturali continue.

Il suddetto procedimento pu? essere attuato per realizzare un cerchio di ruota di bicicletta secondo il primo aspetto dell?invenzione. Pertanto, tale procedimento presenta tutti i vantaggi e, preferibilmente, tutte le caratteristiche preferite descritte sopra con riferimento al cerchio dell?invenzione.

Preferibilmente, perforare il materiale composito comprende, in corrispondenza di ciascuno di detti primi fori passanti, inserire l?utensile da taglio nel primo foro passante lungo una prima direzione da una parte radialmente interna allo stampo e, successivamente, spingere l?utensile da taglio lungo detta prima direzione fino a realizzare nel materiale composito il rispettivo secondo foro passante.

Vantaggiosamente, i secondi fori passanti sono realizzati in corrispondenza dei primi fori passanti dello stampo, e il movimento dell?utensile da taglio risulta guidato dai suddetti primi fori passanti. I primi fori passanti dello stampo definiscono univocamente la posizione e la direzione della sede forata, rendendo l?operazione di perforazione estremamente rapida e precisa.

Preferibilmente, lo stampo ha forma sostanzialmente anulare e comprende, su una sua superficie radialmente interna, una scanalatura circonferenziale collegata a detti primi fori passanti.

Pi? preferibilmente, il procedimento secondo l?invenzione comprende, dopo aver disposto il materiale composito nello stampo e prima di perforare il materiale composito per realizzare ciascun secondo foro passante, inserire l?utensile da taglio nella scanalatura circonferenziale e spostare l?utensile da taglio lungo la scanalatura circonferenziale fino a raggiungere il rispettivo primo foro passante.

Vantaggiosamente, l?utensile da taglio ? agevolmente guidato tra i primi fori passanti tramite la scanalatura circonferenziale. Tale accorgimento contribuisce a rendere l?operazione di perforazione rapida e precisa.

Preferibilmente, perforare il materiale composito comprende, dopo aver spinto l?utensile da taglio lungo detta prima direzione, rimuovere l?utensile da taglio da detto secondo foro passante movimentandolo lungo una seconda direzione opposta a detta prima direzione.

Pi? preferibilmente, perforare il materiale composito comprende, successivamente alla rimozione dell?utensile da taglio da detto secondo foro passante, rifinire a misura detto secondo foro passante tramite un utensile appuntito non tagliente inserito nello stampo da parte contrapposta a detto primo foro passante con riferimento al materiale composito.

Nella presente descrizione e nelle rivendicazioni allegate, con ?rifinire a misura? si intende indicare una operazione meccanica che comporta lo spostamento di fibre strutturali tagliate e di fibre strutturali continue fino a raggiungere una dimensione desiderata del foro nel materiale composito. Tale foro definisce, dopo lo stampaggio del materiale composito, una dimensione nominale di progetto della sede forata di attacco raggio. Nel caso di fibre strutturali preimpregnate, anche il materiale polimerico viene spostato dall?utensile appuntito non tagliente.

Preferibilmente, rifinire a misura detto secondo foro passante comprende spingere detto utensile appuntito non tagliente nel secondo foro passante fino ad inserirlo nel rispettivo primo foro passante.

Vantaggiosamente, i primi fori passanti dello stampo definiscono univocamente la posizione e la direzione della sede forata e, pertanto, la suddetta operazione di rifinire a misura ? estremamente rapida e precisa.

Preferibilmente, l?utensile appuntito non tagliente ? riscaldato.

Vantaggiosamente, tale accorgimento consente di incrementare la capacit? e rapidit? di spostamento delle fibre strutturali incontrate dall?utensile appuntito durante il suo avanzamento nel secondo foro.

Preferibilmente, l?utensile da taglio comprende una porzione tagliente cilindrica ed una punta tagliente conica.

Vantaggiosamente, la punta tagliente conica consente di avviare in maniera precisa la perforazione, mentre la porzione tagliente cilindrica definisce il diametro del secondo foro, calibrandolo alla dimensione desiderata.

Preferibilmente, la suddetta porzione tagliente cilindrica ha un diametro compreso tra il 20% e il 100% del diametro dei secondi fori passanti, pi? preferibilmente tra il 20% e il 70% del diametro dei secondi fori passanti. La Richiedente ha osservato che anche nel caso in cui il diametro della porzione tagliente cilindrica sia uguale a quello dei secondi fori passanti una percentuale di fibre strutturali non vengono tagliate ma spostate. Tale spostamento, provocato inizialmente dalla punta tagliente conica e successivamente dalla porzione tagliente cilindrica, ? reso possibile dal fatto che l?utensile da taglio lavora su un materiale polimerico non ancora reticolato, e quindi in grado di consentire una movimentazione delle fibre strutturali in esso contenute. Secondo una forma di realizzazione preferita del procedimento dell?invenzione, detta punta tagliente conica ? diamantata.

Vantaggiosamente, la punta diamantata ha significative propriet? di affidabilit? di taglio e di durata.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno meglio evidenziati dalla descrizione di una sua forma di realizzazione preferita, fatta con riferimento ai disegni allegati, in cui:

- la figura 1 illustra schematicamente una vista prospettica di un cerchio di ruota di bicicletta secondo la presente invenzione;

- la figura 2 illustra schematicamente una vista in pianta di una porzione del materiale composito presente in un cerchio di ruota di bicicletta della tecnica nota (?PRIOR ART?);

- la figura 3 illustra schematicamente una vista in pianta di una porzione del materiale composito presente in un cerchio secondo la presente invenzione;

- la figura 4 illustra schematicamente una vista prospettica di una fase di fabbricazione di un cerchio di ruota di bicicletta secondo il procedimento della presente invenzione;

- la figura 5 illustra schematicamente una vista in alzata laterale, parzialmente sezionata, della fase di fabbricazione di figura 4;

- la figura 6 illustra schematicamente una vista prospettica di un utensile da taglio impiegato nella fase di fabbricazione di figura 4;

- la figura 7 illustra schematicamente una vista prospettica di un?altra fase di fabbricazione di un cerchio di ruota di bicicletta secondo il procedimento della presente invenzione.

Con riferimento iniziale alla figura 1, un cerchio di ruota di bicicletta secondo la presente invenzione ? complessivamente indicato con 50.

Il cerchio 50 ? realizzato, almeno parzialmente, in materiale composito 6, come illustrato in figura 3.

Nel materiale composito 6, le fibre strutturali sono tipicamente scelte dal gruppo costituito da fibre di carbonio, fibre di vetro, fibre di boro, fibre aramidiche, fibre ceramiche e loro combinazioni, la fibra di carbonio essendo preferita.

Il materiale polimerico del materiale composito 6 pu? essere termoplastico o termoindurente. Preferibilmente ? una resina termoindurente.

Le caratteristiche meccaniche del materiale composito 6 cambiano in funzione del tipo di fibra strutturale, del tipo di loro intreccio/disposizione, del tipo di materiale polimerico e del rapporto percentuale tra fibra strutturale e materiale polimerico.

Nel caso non limitativo illustrato in figura 3, le fibre strutturali del materiale composito 6 sono fibre unidirezionali. La figura 3 illustra in particolare uno strato di fibre strutturali unidirezionali 60. Le fibre strutturali del materiale composito 6 possono anche essere disposte in pi? strati sovrapposti.

In figura 3 le fibre strutturali unidirezionali 60 si estendono sostanzialmente parallele l?una all?altra lungo una direzione longitudinale L parallela o inclinata rispetto alla direzione circonferenziale del cerchio 50. Preferibilmente, si prevedono diversi strati sovrapposti di fibre unidirezionali disposti in modo che le direzioni delle fibre unidirezionali di due strati adiacenti formino angoli di verso opposto, e preferibilmente di 45? e -45?, con la direzione circonferenziale del cerchio 50.

Il cerchio 50 ha un prefissato asse di rotazione X ed ? montato su un mozzo 54 di ruota di bicicletta tramite una pluralit? di raggi 52.

Il cerchio 50 presenta una parete anulare 56 radialmente interna in materiale composito. Su tale parete anulare 56 ? realizzata una pluralit? di sedi forate 58 di attacco raggio, preferibilmente di forma sostanzialmente circolare, dove vengono montati i raggi 52.

Nell?esempio non limitativo di figura 1 la parete anulare 56 ha forma simmetrica rispetto all?asse di rotazione X e ad un piano mediano diametrale ortogonale all?asse di rotazione X, ed i raggi 52 si estendono lungo direzioni sostanzialmente radiali. Sono tuttavia contemplate forme di realizzazione alternative in cui la parete anulare 56 ha forma non simmetrica e/o dove i raggi 52 si estendono lungo direzioni inclinate rispetto alla direzione radiale.

Nella presente descrizione e nelle rivendicazioni allegate, i termini ?interno? ed ?esterno? sono riferiti alla direzione radiale del cerchio 50 o, in taluni contesti, possono essere riferiti alla direzione assunta da un raggio 52. In ogni caso i suddetti termini sono utilizzati per indicare posizioni rispettivamente prossimale e distale rispetto all?asse di rotazione X del cerchio 50.

La figura 2 mostra in modo schematico ed esemplificativo l?andamento delle fibre unidirezionali in prossimit? di una sede forata 58a di attacco raggio di un cerchio di ruota di bicicletta secondo una tecnica nota analoga a quella dei succitati documenti EP 2422959 e US 10315461. La sede forata 58a ? ricavata, prima dello stampaggio del materiale composito, tramite spostamento di fibre strutturali unidirezionali 40.

In particolare, si nota la presenza di due aree 42 di accumulo di fibre strutturali unidirezionali 40 continue. Le due aree 42 sono disposte in corrispondenza di zone diametralmente opposte rispetto alla sede forata 58a e lungo una direzione trasversale T che ? sostanzialmente ortogonale alla direzione longitudinale L delle fibre strutturali unidirezionali 40 in zone lontane dalle sedi forate 58a.

Si nota altres? la presenza, in corrispondenza di zone contrapposte rispetto a ciascuna sede forata 58a e sfalsate rispetto alle aree 42 di accumulo delle fibre 40 di circa 90?, di due aree 44 in cui ? presente solo materiale polimerico ed in cui vi sono piccole zone 46 prive di materiale polimerico.

In figura 3 ? illustrato in modo schematico ed esemplificativo l?andamento delle fibre strutturali in prossimit? di una sede forata 58 della parete anulare 56 del cerchio 50 secondo la presente invenzione.

Nell?esempio non limitativo di figura 3, il materiale composito comprende fibre strutturali unidirezionali 60 che, in zone lontane dalle sedi forate 58, si estendono lungo una direzione longitudinale L. La direzione longitudinale L pu? essere parallela alla direzione circonferenziale del cerchio 50 oppure inclinata, ad esempio di circa 45? o di circa 60?, rispetto alla direzione circonferenziale del cerchio 50.

Ciascuna sede forata 58 ha forma sostanzialmente circonferenziale ed ? delimitata, lungo l?intera sua circonferenza perimetrale 59, da due prime aree 62 di accumulo di fibre strutturali unidirezionali 60 continue e da due seconde aree 64 comprendenti fibre strutturali unidirezionali 60 tagliate. Le prime e seconde aree 62, 64 sono circonferenzialmente sfalsate tra di loro.

Le due prime aree 62 sono disposte da parti opposte rispetto alla sede forata 58 lungo una direzione trasversale T sostanzialmente ortogonale alla direzione longitudinale L.

Le due seconde aree 64 sono disposte da parti opposte rispetto alla sede forata 58 lungo la direzione longitudinale L.

Pertanto, in questo caso non limitativo di fibre strutturali unidirezionali, le due prime aree 62 sono diametralmente opposte e sfalsate di circa 90? rispetto alle due seconde aree 64.

Come illustrato, seppur in maniera schematica, nella figura 3, alcune delle fibre strutturali unidirezionali 60 tagliate delle seconde aree 64 hanno, in prossimit? della sede forata 58, un andamento curvilineo, mentre in zone lontane dalla sede forata 58 esse hanno un andamento sostanzialmente rettilineo e parallelo alla direzione longitudinale L. In prossimit? della circonferenza perimetrale 59 della sede forata 58, le fibre strutturali unidirezionali 60 tagliate tendono a divaricarsi rispetto ad un piano diametrale A della sede forata 58 parallelo alla direzione longitudinale L, ossia ad assumere inclinazioni rispetto alla direzione longitudinale L via via maggiori quanto pi? ci si avvicina alle prime aree 62 e, quindi, alla sede forata 58.

Nelle zone lontane dalla sede forata 58, le fibre strutturali unidirezionali 60 tagliate occupano uno spazio avente, lungo la direzione trasversale T, una dimensione preferibilmente compresa tra il 20% ed il 70% del diametro nominale D della sede forata 58, pi? preferibilmente tra il 20% ed il 50% del diametro nominale D.

La Richiedente ha previsto una forma di realizzazione alternativa del cerchio dell?invenzione, che differisce da quella descritta sopra con riferimento alla figura 3 solo per il fatto che le fibre strutturali del materiale composito sono fibre bidirezionali e sono disposte in almeno due strati sovrapposti a formare un tessuto comprendente fibre di trama e fibre di ordito. In questo caso, le prime aree 62 di accumulo di fibre strutturali continue e le seconde aree 64 comprendenti fibre strutturali tagliate sono definite sia dalle fibre di trama sia dalle fibre di ordito.

In particolare, ciascuna delle sedi forate 58 ? delimitata da quattro prime aree 62 di accumulo di fibre strutturali continue, sfalsate di circa 90? tra di loro, e da quattro seconde aree 64 comprendenti fibre strutturali tagliate, sfalsate di circa 90? tra di loro e di circa 45? rispetto alle quattro prime aree 62 di accumulo di fibre strutturali continue.

Ulteriormente, in zone lontane dalle suddette sedi forate 58, le fibre strutturali bidirezionali tagliate occupano in tal caso uno spazio avente, lungo la direzione trasversale T, una dimensione preferibilmente compresa tra il 50% ed il 70% del diametro nominale D delle suddette sedi forate 58.

Con riferimento alle figure 4-7, viene descritta una forma di realizzazione preferita del procedimento per la fabbricazione di un cerchio di ruota di bicicletta secondo l?invenzione, quale ad esempio il cerchio 50 descritto sopra.

Il procedimento comprende lo stampaggio del materiale composito in uno stampo 70.

Lo stampo 70 ha forma sostanzialmente anulare e comprende due elementi anulari 1, 2 accoppiati tra di loro a definire una cavit? di stampo 3.

Nella forma di realizzazione mostrata nelle figure allegate, la cavit? di stampo 3 ? sagomata per la realizzazione di un cerchio 50 simmetrico, in particolare per pneumatici tubeless.

In figura 5 ? mostrata una semisezione retta dello stampo 70 eseguita in corrispondenza di un foro passante 5.

Gli elementi anulari 1, 2, quando accoppiati, definiscono una pluralit? di fori passanti 5 in corrispondenza dei quale verranno realizzate la sedi forate 58.

Lo stampo 70 comprende, su una sua superficie radialmente interna 71, una scanalatura circonferenziale 72 collegata ai fori passanti 5.

Nella forma di realizzazione mostrata nelle figure allegate, il foro passante 5 ? realizzato in parte nell?elemento anulare 1 e in parte nell?elemento anulare 2 e comprende una porzione radialmente esterna 5a sostanzialmente cilindrica e una porzione radialmente interna 5b di forma sostanzialmente troncoconica, svasata verso l?interno.

La porzione radialmente esterna 5a ha un diametro sostanzialmente uguale al diametro nominale D delle sedi forate 58 di attacco raggio, o leggermente superiore al diametro nominale D.

La porzione radialmente esterna 5a ? estesa secondo una direzione che corrisponde alla direzione lungo la quale si estender? il raggio 52 alloggiato nella sede forata 58 del cerchio 50.

Nel caso illustrato nelle figure allegate, tale direzione ? estesa nel piano di figura 5, vale a dire in un piano trasversale del cerchio 50, lungo una direzione inclinata rispetto al piano mediano diametrale Y dello stampo 70. Il raggio 52 corrispondente ? dunque del tipo ad attacco radiale al mozzo 54 con una certa campanatura. Il tecnico del ramo comprender? che altri fori passanti 5 sono previsti in posizioni idonee lungo la direzione circonferenziale degli elementi anulari 1, 2, con idonea inclinazione delle relative porzioni radialmente esterne 5a a seconda della campanatura desiderata.

Poich? in certe raggiature le sedi forate 58 nel cerchio 50 possono non essere allineate lungo un unico piano mediano del cerchio 50 e/o i raggi 52 possono avere un attacco tangenziale o comunque non radiale al mozzo 54, i fori passanti 5 negli elementi anulari 1, 2 avranno direzioni e posizioni idonee e alcuni fori passanti 5 potrebbero anche essere estesi in uno solo tra gli elementi anulari 1, 2.

Gli elementi anulari 1, 2 presentano preferibilmente mezzi di riscontro (non mostrati) quali ad esempio spine e fori di centraggio, segni di riferimento e simili, per garantire che quando essi sono accoppiati tra di loro, le due parti di ciascun foro passante 5 nei due elementi anulari 1, 2 siano correttamente allineate a definire complessivamente il foro passante 5 stesso.

Il procedimento secondo l?invenzione prevede inizialmente la disposizione del materiale composito 6 nello stampo 70, in particolare su una parete radialmente esterna 3a della cavit? di stampo 3.

Pi? in particolare, la cavit? di stampo 3 viene rivestita con uno o pi? strati di materiale composito 6 in foglio, preferibilmente preimpregnato. Tali materiali sono in generale noti nel settore come Sheet Moulding Compounds (SMC) o ?prepreg?, e comprendono sostanzialmente fibre strutturali preimpregnate di materiale polimerico.

La disposizione del materiale composito 6 nella porzione 3 di cavit? di stampo 70 pu? avvenire a mano o essere automatizzata.

Il materiale composito 6 viene perforato in corrispondenza dei fori passanti 5 tramite un utensile da taglio 80, mostrato nella figura 6.

L?utensile da taglio 80 ? un utensile rotante, montato su un avvitatore angolare 90 (illustrato nelle figure 4 e 5), o su un trapano. L?avvitatore angolare 90 ha il vantaggio di poter essere manovrato agevolmente in spazi ristretti, quali quelli all?interno dello stampo 70.

Nell?esempio non limitativo illustrato nella figura 6, l?utensile da taglio 80 comprende un gambo cilindrico 81 avente, in corrisponde di una sua estremit? libera, una porzione tagliente cilindrica 84 ed una punta tagliente conica 86. Sia la porzione tagliente cilindrica 84 sia la punta tagliente conica 86 presentano almeno un bordo tagliente 82.

Nell?esempio specifico qui illustrato, i bordi taglienti 82 sono pi? di uno (ad esempio quattro) e si estendono senza soluzione di continuit? sulla porzione tagliente cilindrica 84 e sulla punta tagliente conica 86.

Preferibilmente la punta tagliente conica 86 ? diamantata. La perforazione del materiale composito 6 tramite l?utensile da taglio 80 produce nel materiale composito 6 un foro passante 6a in corrispondenza di ciascun foro passante 5 dello stampo 70.

Il diametro della porzione tagliente cilindrica 84 dell?utensile da taglio 80 viene scelto in funzione del diametro del foro passante 6a da realizzare, del desiderato rapporto tra fibre strutturali tagliate e continue (non tagliate) da ottenere in corrispondenza del foro passante 6a, nonch? da valutazioni industriali (necessit? di non rompere l?utensile da taglio 80 e tempi di lavorazione).

Preferibilmente, la porzione tagliente cilindrica 84 ha un diametro compreso tra il 20% e il 100% del diametro dei fori passanti 6a, pi? preferibilmente tra il 20% e il 70% del diametro dei secondi fori passanti 6a. Durante la perforazione una parte di fibre strutturali pu? spostarsi, non essendo ancora bloccate dal materiale polimerico reticolato.

Ad esempio, per realizzare un foro passante 6a di diametro pari a 5 mm, si pu? usare un utensile da taglio 80 la cui porzione tagliente cilindrica 84 ha un diametro uguale a 3.5 mm.

Preferibilmente, l?utensile da taglio 80 ? utilizzato a temperatura ambiente, ossia prima di essere utilizzato esso non viene riscaldato, cos? da evitare che porzioni di fibra strutturale tranciata restino appiccicate sulla superficie dello stesso, peggiorando la qualit? e la precisione dimensionale dei fori passanti 6a.

La perforazione del materiale composito 6 per la realizzazione dei fori passanti 6a prevede inizialmente l?inserimento della punta tagliente conica 86 nella scanalatura circonferenziale 72 e successivamente lo spostamento dell?utensile da taglio 80 lungo la scanalatura circonferenziale 72 fino al raggiungimento di ciascun foro passante 5.

Una volta raggiunto un foro passante 5, l?utensile da taglio 80 viene inserito nello stesso lungo una prima direzione F, a partire dalla sua porzione radialmente interna 5b. La forma sostanzialmente troncoconica e svasata verso l?interno della porzione radialmente interna 5b agevola e guida l?inserimento dell?utensile da taglio 80.

Successivamente, l?utensile da taglio 80 raggiunge la porzione radialmente esterna 5a sostanzialmente cilindrica del foro passante 5 e viene spinto fino a raggiungere e perforare il materiale composito 6, realizzando cos? nel materiale composito 6 il foro passante 6a.

L?utensile da taglio 80 viene poi rimosso dal foro passante 5, movimentandolo lungo una direzione B opposta alla direzione F di inserimento.

La punta conica 86 dell?utensile da taglio 80 viene quindi movimentata lungo la scanalatura circonferenziale 72 e la percorre fino a raggiungere il successivo foro passante 5, ove esegue la perforazione del materiale composito 6 nella stessa modalit? sopra descritta.

Dopo che l?utensile da taglio 80 viene rimosso dal foro passante 6a, lo stesso viene rifinito a misura tramite un utensile appuntito 8 ma non tagliente, quale un punteruolo, come illustrato nella figura 7.

L?utensile appuntito 8 viene inserito nel foro passante 6a dalla cavit? di stampo 3, quindi da parte radialmente esterna allo stampo 70.

L?utensile appuntito 8 attraversa il materiale composito 6 e si inserisce parzialmente nella porzione radialmente esterna 5a del foro passante 5 degli elementi anulari 1, 2 di stampo 70.

L?utensile appuntito 8 presenta un gambo cilindrico 8a avente un prefissato diametro e una punta 8b o una parte rastremata terminante sostanzialmente a punta.

Il prefissato diametro del gambo cilindrico 8a corrisponde sostanzialmente al diametro nominale D delle sedi forate 58 di attacco raggio da ricavare nel cerchio 50, o ? leggermente superiore a tale diametro nominale D, ed ? inoltre sostanzialmente uguale o leggermente inferiore al diametro della porzione radialmente esterna 5a sostanzialmente cilindrica del foro passante 5.

La profondit? di inserimento dell?utensile 8 viene scelta in modo tale che, oltre alla punta 8b, anche una parte del gambo cilindrico 8a risulti inserita nella porzione radialmente esterna 5a del foro 5. I fori passanti 6a assumono pertanto un diametro nominale sostanzialmente uguale al prefissato diametro del gambo cilindrico 8a.

In pratica, tramite l?inserimento dell?utensile appuntito 8 nel foro passante 6a del materiale composito 6, si attua uno spostamento delle fibre strutturali continue e delle fibre strutturali tagliate che risultano dalla precedente perforazione del foro passante 6a. Lo spostamento delle suddette fibre strutturali continue e tagliate ? tale per cui si raggiunge una dimensione desiderata del foro passante 6a, che definisce, dopo il successivo stampaggio del materiale composito 6, una dimensione nominale di progetto della sede forata 58 di attacco raggio. Tipicamente, il diametro del foro passante 6a dopo la fase di rifinitura a misura con l?utensile appuntito 8 ? maggiore rispetto al diametro del foro passante 6a dopo la fase di perforare con l?utensile da taglio 80.

Nella fase di inserimento dell?utensile appuntito 8, lo stesso segue l?inclinazione della porzione radialmente esterna 5a del foro passante 5 negli elementi interni 1, 2 di stampo 70, che funge da guida dell?utensile appuntito 8.

La suddetta fase di rifinire a misura sopra descritta pu? essere effettuata dopo aver riscaldato l?utensile appuntito 8. Durante l?inserimento nel materiale composito 6, la punta 8b calda diminuisce la viscosit? del materiale polimerico favorendo lo spostamento delle fibre strutturali in esso. Naturalmente se il materiale polimerico del materiale composito 6 ? di tipo termoindurente, la temperatura dell?utensile appuntito 8 deve essere inferiore a quella di reticolazione dello stesso. Il riscaldamento deve inoltre avvenire a una temperatura tale da evitare che il materiale polimerico coli nel foro passante 5. A titolo meramente esemplificativo, la temperatura di riscaldamento pu? essere di 30-40?C.

L?utensile appuntito 8 viene poi estratto nella direzione opposta.

Si procede dunque con lo stampaggio del materiale composito 6 nello stampo 70, ricavando in corrispondenza di ciascuno dei secondi fori passanti 6a la rispettiva sede forata 58 di attacco raggio.

Durante la fase di stampaggio avviene la reticolazione del materiale polimerico termoindurente o termoplastico, che blocca in posizione le fibre strutturali.

Ovviamente, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare specifiche e contingenti esigenze, potr? apportare numerose modifiche e varianti alla presente invenzione, tutte peraltro contenute nell?ambito di protezione definito dalle seguenti rivendicazioni. Quanto segue ? pertanto da intendersi solo a titolo di esempio.

Al posto di utilizzare materiale composito preimpregnato, pu? essere utilizzato materiale in fibra secca durante le fasi iniziali del procedimento, per cui in particolare la fase di perforazione pu? avvenire sul solo materiale in fibra secca. Il materiale polimerico viene successivamente iniettato, preferibilmente in pi? punti, a inglobare il materiale in fibra secca, prima dell?applicazione del profilo di temperatura e pressione necessario per l?indurimento del materiale composito.

Il procedimento pu? comprendere la fase di accoppiare inserti dotati di rispettivi fori passanti in corrispondenza delle sedi forate, preferibilmente prima della suddetta fase di stampare. Gli inserti sono cos? preferibilmente costampati nelle sedi forate. Gli inserti aumentano la resistenza del cerchio alle sollecitazioni di trazione da parte dei raggi della ruota; inoltre il provvedimento di costampare l?inserto al materiale composito impedisce un?usura per attrito dovuta allo scorrimento dell?inserto sul materiale composito.

Inoltre, il procedimento pu? comprendere la fase di sigillare temporaneamente le sedi forate durante la suddetta fase di stampare, ad esempio con un elemento ausiliario analogo a quello descritto in EP 2422959. La sigillatura temporanea delle sedi forate durante lo stampaggio pu? comunque anche essere omessa, eventualmente prevedendo una fase di pulizia successiva allo stampaggio.

Il procedimento dell?invenzione pu? comprendere la fase di costampare un componente di cerchio esterno, in materiale metallico o composito, con la suddetta parte di cerchio in materiale composito.

Il procedimento descritto sopra pu? inoltre essere applicato solo ad alcune delle sedi forate di attacco raggio, realizzando nel cerchio altre sedi di attacco raggio con tecnica tradizionale.

Il cerchio di ruota di bicicletta realizzato secondo l?invenzione si adatta particolarmente bene a ruote tubeless.

? comunque inteso che l?invenzione si applica, nei suoi vari aspetti, anche a cerchi per ruote con camera d?aria e per ruote con pneumatici tubolari (clincher).

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Cerchio (50) di ruota di bicicletta, comprendente una parete (56) in materiale composito avente una pluralit? di sedi forate (58) di attacco raggio, in cui ciascuna sede forata (58) ? delimitata da almeno una prima area (62) di accumulo di fibre strutturali (60) continue ed almeno una seconda area (64) circonferenzialmente sfalsata rispetto a detta prima area (62) e comprendente fibre strutturali (60) tagliate.
2. Cerchio (50) secondo la rivendicazione 1, in cui ciascuna sede forata (58) ? delimitata da almeno due prime aree (62) di accumulo di fibre strutturali (60) continue e da almeno due seconde aree (64) circonferenzialmente sfalsate rispetto a dette almeno due prime aree (62) e comprendenti fibre strutturali (60) tagliate.
3. Cerchio (50) secondo la rivendicazione 2, in cui dette almeno due prime aree (62) sono disposte da parti opposte rispetto alla sede forata (58) lungo una prima direzione (T) e dette almeno due seconde aree (64) sono disposte da parti opposte rispetto alla sede forata (58) lungo una seconda direzione (L) inclinata rispetto alla prima direzione (T).
4. Cerchio (50) secondo la rivendicazione 3, in cui la seconda direzione (L) ? sostanzialmente ortogonale alla prima direzione (T).
5. Cerchio (50) secondo la rivendicazione 4, in cui la seconda direzione (L) ? sostanzialmente parallela ad una direzione longitudinale delle fibre strutturali (60) continue e tagliate in zone lontane dalle sedi forate (58).
6. Cerchio (50) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui almeno alcune delle fibre strutturali (60) tagliate di almeno alcune di dette seconde aree (64) hanno, in prossimit? delle rispettive sedi forate (58), un andamento curvilineo e, in zone lontane dalle sedi forate (58), un andamento sostanzialmente rettilineo.
7. Cerchio (50) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui in zone lontane dalle sedi forate (58) le fibre strutturali (60) tagliate occupano uno spazio avente, lungo una direzione (T) perpendicolare ad una loro direzione longitudinale (L), una dimensione maggiore del 10% del diametro (D) delle sedi forate (58).
8. Cerchio (50) secondo la rivendicazione 7, in cui detta dimensione ? compresa tra il 20% e il 70% del diametro (D) delle sedi forate (58), estremi inclusi.
9. Cerchio (50) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui: - dette fibre strutturali (60) continue e tagliate sono fibre unidirezionali disposte in almeno due strati sovrapposti, detta almeno una prima area (62) e detta almeno una seconda area (64) essendo definite in ciascuno di detti almeno due strati sovrapposti; oppure - dette fibre strutturali (60) continue e tagliate sono fibre bidirezionali e comprendono fibre di trama e fibre di ordito, detta almeno una prima area (62) e detta almeno una seconda area (64) essendo definite sia dalle fibre di trama sia dalle fibre di ordito.
10. Procedimento per la fabbricazione di un cerchio (50) di ruota di bicicletta, comprendente: - disporre un materiale composito (6) in uno stampo (70) comprendente una parete radialmente interna (3a) provvista di una pluralit? di primi fori passanti (5); - perforare, tramite un utensile da taglio (80), il materiale composito (6) in corrispondenza di detta pluralit? di detti primi fori passanti (5) realizzando nel materiale composito una pluralit? di secondi fori passanti (6a); - dopo aver realizzato detta pluralit? di secondi fori passanti (6a), stampare il materiale composito (6) nello stampo (70) ricavando in corrispondenza di ciascuno di detti secondi fori passanti (6a) una rispettiva sede forata (58) di attacco raggio; in cui detta sede forata (58) ? delimitata da almeno una prima area (62) di accumulo di fibre strutturali (60) continue ed almeno una seconda area (64) circonferenzialmente sfalsata rispetto a detta prima area (62) e comprendente fibre strutturali (60) tagliate da detto utensile da taglio (80).
11. Procedimento secondo la rivendicazione 10, in cui perforare il materiale composito (6) comprende, in corrispondenza di ciascuno di detti primi fori passanti (5), inserire l?utensile da taglio (80) nel primo foro passante (5) lungo una prima direzione (F) da una parte radialmente interna allo stampo (70) e, successivamente, spingere l?utensile da taglio (80) lungo detta prima direzione (F) fino a realizzare nel materiale composito (6) il rispettivo secondo foro passante (6a).
12. Procedimento secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui detto stampo (70) ha forma sostanzialmente anulare e comprende, su una sua superficie radialmente interna (71), una scanalatura circonferenziale (72) collegata a detti primi fori passanti (5), ed in cui detto procedimento comprende, dopo aver disposto il materiale composito (6) nello stampo (70) e prima di perforare il materiale composito (6) per realizzare ciascun secondo foro passante (6a), inserire l?utensile da taglio (80) nella scanalatura circonferenziale (72) e spostare l?utensile da taglio (80) lungo la scanalatura circonferenziale (72) fino a raggiungere il rispettivo primo foro passante (5).
13. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 12, in cui perforare il materiale composito (6) comprende, dopo aver spinto l?utensile da taglio (80) lungo detta prima direzione (F), rimuovere l?utensile da taglio (80) da detto secondo foro passante (5) movimentandolo lungo una seconda direzione (B) opposta a detta prima direzione (F) e, successivamente, rifinire a misura detto secondo foro passante (6a) tramite un utensile appuntito non tagliente (8) inserito nello stampo (70) da parte contrapposta a detto primo foro passante (5) con riferimento al materiale composito (6).
14. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 13, in cui l?utensile da taglio (80) comprende una porzione tagliente cilindrica (84) ed una punta tagliente conica (86).
15. Procedimento secondo la rivendicazione 14, in cui detta porzione tagliente cilindrica (84) ha un diametro compreso tra il 20% e il 100% del diametro dei secondi fori passanti (6a).