ITMI20071103A1

ITMI20071103A1 - Cerchio per ruota di bicicletta in materiale composito con indicatore di usura e ruota comprendente tale cerchio

Info

Publication number: ITMI20071103A1
Application number: IT001103A
Authority: IT
Inventors: Pra Giuseppe Dal
Original assignee: Campagnolo Srl
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2007-05-30
Publication date: 2008-11-30
Also published as: TW200914294A; CN101314312B; EP1997647B1; ATE519609T1; EP1997647A1; US20080296961A1; TWI436905B; CN101314312A; US7918514B2; JP2008308159A

Description

Titolo: Cerchio per ruota di bicicletta in materiale composito con indicatore di usura e ruota comprendente tale cerchio

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un cerchio per ruota di bicicletta in materiale composito ed una ruota di bicicletta comprendente tale cerchio.

Un cerchio per ruota di bicicletta ha normalmente una struttura che si sviluppa fra due fianchi contrapposti, collegati da uno o più ponti così da formare una sezione ad U, ad A rovesciata o più complessa, con una pluralità di cosiddette camere. Nelle ruote con freni a pattino, sui fianchi del cerchio sono ricavate delle piste di frenatura, sulle quali vengono premuti i pattini del freno per frenare la bicicletta.

La ricerca estrema della leggerezza nelle ruote di bicicletta ha portato alla realizzazione di cerchi con spessori sempre minori; nei casi estremi, al cerchio rimane una struttura portante poco più che sufficiente a sopportare i carichi cui è sottoposta. Ne deriva che l'usura del cerchio provocata dallo sfregamento dei pattini dei freni deve essere sorvegliata; infatti, una usura eccessiva del cerchio in corrispondenza delle piste di frenatura è rischiosa per l'incolumità del ciclista, in quanto può portare al collasso improvviso del cerchio in situazioni di estremo pericolo quali una frenata molto potente. È quindi necessario segnalare lo stato di usura del cerchio in modo tale che il ciclista possa capire quando è il momento di sostituire il cerchio.

Sono noti cerchi in materiale metallico che comprendono delle cave anulari o puntiformi formate sulle piste di frenatura. Il loro principio di funzionamento si basa sul fatto che la profondità della cava diminuisce con l’usura, fino al punto in cui la cava scompare; a quel punto il ciclista deve sostituire il cerchio. Le cave anulari sono facilmente realizzate durante l’estrusione del semilavorato da cui si ricava il cerchio o per asportazione di truciolo. Le cave puntiformi sono invece realizzate per asportazione di truciolo o per ricalcatura.

Nel caso di cerchi realizzati in materiale composito, tipicamente realizzati con fibra strutturale in una matrice di materiale polimerico, non è possibile realizzare le cave per estrusione o ricalcatura, mentre l’asportazione di truciolo indebolirebbe in modo inaccettabile il cerchio, in quanto provocherebbe la recisione delle fibre strutturali.

È quindi del tutto insoddisfatto il problema di sorvegliare l'usura dei cerchi in materiale composito.

Di conseguenza, la presente invenzione riguarda un cerchio per ruota di bicicletta in materiale composito secondo la rivendicazione 1 ed una ruota di bicicletta secondo la rivendicazione 46. Le rivendicazioni dipendenti sono rivolte a caratteristiche preferite.

In particolare, un cerchio per ruota di bicicletta in materiale composito secondo l'invenzione comprende due fianchi contrapposti sui quali sono formate due rispettive piste di frenatura soggette ad usura in conseguenza della frenatura, caratterizzato dal fatto di comprendere -in corrispondenza di almeno una di dette piste di frenatura- almeno un primo strato, esterno, ed un indicatore di usura, atto a segnalare il raggiungimento di un prefissato livello di usura da parte del cerchio in corrispondenza delle piste di frenatura, posto nel cerchio in posizione interna rispetto al primo strato.

In questo modo, l'indicatore di usura non intacca minimamente la superficie esterna del cerchio e quindi la sua resistenza meccanica.

Secondo una forma di esecuzione preferita, l'indicatore di usura comprende un secondo strato, dotato di una caratteristica visibile, contrastante rispetto al primo strato. In questo modo, quando si è raggiunto il prefissato livello di usura in corrispondenza delle piste di frenatura, il primo strato risulta di fatto scomparso proprio a causa dell'usura e rimane visibile il sottostante secondo strato, facilmente visibile.

Preferibilmente, la caratteristica visibile è un colore di segnalazione, diverso dal colore del primo strato. Il colore è infatti una caratteristica ben visibile ed ottenibile in modo relativamente facile.

Preferibilmente, il secondo strato è di materiale composito con fibre strutturali in una matrice di materiale polimerico ed almeno una di dette fibre strutturali - ma più preferibilmente una pluralità o ancor più preferibilmente la totalità di esse - è colorata con detto colore di segnalazione. Alternativamente o in aggiunta, la matrice di materiale polimerico è colorata con detto colore di segnalazione.

In questo modo, l'indicatore costituito dal secondo strato è uno strato strutturalmente parte del cerchio, che contribuisce eventualmente insieme al primo e ad eventuali altri strati alla resistenza meccanica del cerchio.

Preferibilmente, detta almeno una fibra colorata con detto colore di segnalazione abbraccia senza interruzioni tutta l'estensione radiale della pista di frenatura; questo garantisce sia la segnalazione del raggiungimento del limite di usura anche nel caso in cui - per eventuali disallineamenti dei pattini del freno o per qualsiasi ragione - l'usura del cerchio sulle piste di frenatura non sia uniforme, sia una resistenza meccanica ottimale del secondo strato.

Preferibilmente, la fibra o le fibre colorate con detto colore di segnalazione sono fibre aramidiche, come ad esempio fibre di Kevlar; queste fibre sono infatti più facilmente colorabili. Tuttavia, anche se meno preferite, sono anche utilizzabili fibre di vetro, fibre ceramiche e combinazioni delle precedenti.

Secondo una soluzione preferita, ad un secondo strato con almeno una fibra aramidica colorata è associato un primo strato in materiale composito comprendente fibre di carbonio in una matrice di materiale polimerico. Ancora più preferibilmente tutte le fibre del secondo strato sono fibre aramidiche colorate. Dal momento che la fibra di carbonio è nera, le fibre aramidiche saranno di colore diverso dal nero, ad esempio giallo.

Preferibilmente, il secondo strato colorato con il colore di segnalazione è visibile attraverso un foro valvola od un foro di attacco raggio. Questo permette all'utente e al costruttore di verificare direttamente la presenza dell'indicatore di usura su un cerchio nuovo.

Preferibilmente, il prefissato livello di usura corrisponde alla usura completa del primo strato in corrispondenza delle piste di frenatura, oppure alla usura completa del secondo strato in corrispondenza delle piste di frenatura. In entrambi i casi, il livello prefissato di usura potrà essere un livello di pre-allarme se l'insieme degli strati rimanenti -pur se ridotto- è ancora sufficiente a mantenere un adeguato margine di sicurezza, oppure un livello di allarme se l'insieme degli strati rimanenti è appena sufficiente a mantenere l'integrità strutturale del cerchio.

Preferibilmente, il primo strato ha uno spessore compreso tra 0,1 e 0,8 mm, più preferibilmente tra 0,3 e 0,5 mm; preferibilmente, il secondo strato ha uno spessore compreso tra 0,2 e 1 mm, più preferibilmente tra 0,4 e 0,8 mm.

Secondo un'altra forma di esecuzione preferita, l'indicatore di usura comprende un elemento metallico. In questo caso, l'usura del cerchio è rilevabile tramite un adatto dispositivo sensore, alloggiato sulla bicicletta in posizione idonea di fronte alle piste di frenatura; il dispositivo sensore può ad esempio comprendere mezzi per generare un campo elettromagnetico esteso fino ad includere il cerchio e l'elemento metallico e mezzi per rilevare una grandezza elettrica che varia al variare della quantità di materiale composito interposto fra il dispositivo sensore stesso e l'elemento metallico. Questa forma di esecuzione è particolarmente preferita per biciclette dotate di un ciclocomputer, che potrà quindi fornire l'indicazione di usura al ciclista.

Secondo una variante pure preferita, l'indicatore di usura comprende un sensore induttivo. In questo caso, l'usura del cerchio è rilevabile tramite un adatto dispositivo sensore, alloggiato sulla bicicletta in posizione idonea di fronte alle piste di frenatura; il dispositivo sensore può ad esempio comprendere mezzi per rilevare un campo elettromagnetico generato dal sensore induttivo per rilevare una grandezza elettrica che varia al variare della quantità di materiale composito interposto fra il dispositivo sensore stesso e il sensore induttivo. Anche questa forma di esecuzione è particolarmente preferita per biciclette dotate di un ciclocomputer, che potrà quindi fornire l'indicazione di usura al ciclista.

Preferibilmente, l'elemento metallico o il sensore induttivo sono incorporati nel materiale composito in posizione interna rispetto al primo strato. L'elemento metallico può avere una qualsiasi conformazione, ad esempio può essere formato da una o più placche oppure da uno o più fili.

Si osserva che vantaggiosamente sia l’elemento metallico che il sensore induttivo sono rilevabili, ad esempio ai raggi X, anche quando la ruota non è usurata. In tal modo è possibile assicurarsi della loro presenza prima di vendere i cerchi ed evitare spiacevoli incidenti a ciclisti che fanno affidamento sulla segnalazione dell’usura.

Preferibilmente, l'indicatore di usura è esteso in senso circonferenziale su almeno una parte del cerchio, e più preferibilmente sulla totalità del cerchio.

Può essere previsto un solo indicatore di usura in corrispondenza di una sola delle piste di frenatura, ma preferibilmente è previsto un rispettivo indicatore di usura in corrispondenza di ciascuna delle piste di frenatura; è infatti possibile che l'usura del cerchio sia più accentuata in corrispondenza di una delle due piste di frenatura.

Preferibilmente, l'indicatore di usura si estende in senso radiale anche al di fuori delle piste di frenatura. Questo assicura che la zona interessata dall'usura sia effettivamente coperta dall'indicatore di usura anche in caso di eventuali imprecisioni di posizionamento.

In una forma di attuazione preferita, le piste di frenatura sono collegate da un ponte superiore e da un ponte inferiore, e in cui l’indicatore di usura si estende in corrispondenza di almeno una delle piste di frenatura e del ponte superiore. In un'altra forma di attuazione preferita, le piste di frenatura sono collegate da un ponte superiore e da un ponte inferiore, e in cui l’indicatore di usura si estende in corrispondenza di almeno una delle piste di frenatura e del ponte inferiore.

In una forma di attuazione preferita, l’indicatore di usura si estende in senso radiale per una altezza inferiore all’altezza delle piste di frenatura.

In una forma di attuazione preferita, le piste di frenatura sono collegate da almeno un ponte e comprendono alette sporgenti radialmente all’esterno del ponte in modo da formare assieme al ponte uno spazio di trattenimento di un pneumatico, in cui l’indicatore di usura si estende almeno parzialmente su almeno una aletta.

Preferibilmente, il cerchio comprende inoltre almeno un secondo strato, in posizione interna rispetto al primo strato; più preferibilmente, il secondo strato ha capacità strutturale. Con questa espressione si intende che lo strato ha resistenza meccanica tale da contribuire in modo significativo alla resistenza meccanica del cerchio.

Preferibilmente, il secondo strato è in materiale composito con fibre strutturali in una matrice di materiale polimerico. Più preferibilmente, le fibre strutturali del secondo strato sono fibre aramidiche, fibre di vetro o fibre ceramiche.

Preferibilmente, il primo strato è in materiale composito con fibre strutturali -più preferibilmente fibre strutturali bidirezionali- in una matrice di materiale polimerico, e quindi contribuisce anch'esso alla resistenza meccanica del cerchio; più preferibilmente, il primo strato comprende almeno due fogli di materiale composito sovrapposti, ancor più preferibilmente aventi uno spessore compreso tra 0.1 e 0.3 mm. Alternativamente, il primo strato non ha capacità strutturali, e serve quindi solo a coprire il secondo strato fino al raggiungimento delle condizioni di usura prefissate; poiché viene segnalato il fatto che il primo strato senza capacità strutturali sia completamente usurato, questa alternativa è preferibile qualora si voglia sostanzialmente evitare di impiegare un cerchio le cui caratteristiche meccaniche siano intaccate anche se solo minimamente.

Preferibilmente, il cerchio comprende inoltre almeno un terzo strato, in posizione interna rispetto al secondo strato, più preferibilmente di tipo diverso dal secondo strato e dello stesso tipo del primo strato. Questa soluzione è particolarmente interessante in caso di indicatore basato sul colore di segnalazione, perché permette una modalità operativa aggiuntiva, a due livelli di allarme; è infatti possibile dimensionare lo spessore del primo strato e del secondo strato colorato con il colore di segnalazione in modo tale per cui vi sia una segnalazione di pre-allarme quando il primo strato si è completamente usurato ed il secondo strato è diventato visibile, mentre la segnalazione di allarme (necessità di sostituzione del cerchio) è data dalla successiva scomparsa del secondo strato dopo che anch'esso si è usurato.

Secondo una forma di esecuzione preferita, la presenza dell'indicatore di usura è rilevabile anche quando il cerchio non è ancora usurato, ad esempio e preferibilmente mediante raggi X oppure attraverso un foro valvola od un foro di attacco raggi. Questo permette all'utente e al costruttore di verificare direttamente la presenza dell'indicatore di usura su un cerchio nuovo.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno meglio dalla seguente descrizione dettagliata di alcune sue forme di esecuzione preferite, fatta con riferimento ai disegni allegati. In tali disegni,

- la figura 1 è una vista in sezione di un cerchio secondo una prima forma di esecuzione dell'invenzione;

la figura 2 è una vista in sezione in scala ingrandita di una porzione del cerchio di figura 1 ;

la figura 3 è una vista prospettica a parti parzialmente asportate di una porzione del cerchio di figura 1 ;

la figura 4 è una viste laterale di una ruota di bicicletta con il cerchio di figura 1 ;

la figura 5 è una viste laterale di una ruota di bicicletta con un cerchio secondo un'altra forma di esecuzione dell'invenzione;

- le figure da 6 a 12 sono viste in sezione di cerchi secondo altre forme di esecuzione dell'invenzione;

le figure da 13 a 15 sono viste prospettiche a parti parzialmente asportate di porzioni di cerchio secondo altre forme di esecuzione dell'invenzione.

Con particolare riferimento alle figure da 1 a 4, un cerchio 1 in materiale composito in accordo con l'invenzione comprende due fianchi laterali 5 uniti da un ponte superiore 10 e un ponte inferiore 15 in modo da formare una struttura portante tubolare.

I fianchi 5 comprendono ciascuno una pista di frenatura 20, intesa come una zona in cui possono agire durante la frenata i pattini dei freni di una bicicletta su cui è montata una ruota che comprende il cerchio 1. Il cerchio 1 è del tipo cosiddetto ad alto profilo, cioè con uno sviluppo molto pronunciato in senso radiale. Le piste di frenatura 20 sono di ampiezza maggiore deN'ampiezza prevista per i pattini freno, per permettere un intervallo di posizioni accettabili. Tipicamente, si possono considerare piste di frenatura le porzioni radialmente più esterne dei fianchi 5 per una altezza H pari a circa 10-12 mm, ma misure differenti sono ovviamente possibili. Per contrastare l’azione dei pattini dei freni sulle piste di frenatura 20, in corrispondenza di tali piste 20 i fianchi 5 hanno uno spessore maggiore che nelle altre zone.

In particolare, in corrispondenza delle piste di frenatura 20 i fianchi 5 del cerchio 1 comprendono un primo strato 25, esterno, in materiale composito; il materiale composito comprende fibre strutturali incorporate in una matrice di materiale polimerico. Le fibre strutturali sono scelte dal gruppo costituito da fibre di carbonio, fibre di vetro, fibre aramidiche, fibre ceramiche, fibre di boro, fibre poliestere e loro combinazioni; le fibre di carbonio, di colore nero, sono preferite.

La disposizione delle fibre strutturali nel materiale polimerico può essere una disposizione casuale di spezzoni o foglioline di fibre strutturali, una disposizione ordinata sostanzialmente unidirezionale di fibre, una disposizione ordinata sostanzialmente bidirezionale di fibre, ad esempio tessute secondo una trama e un ordito, o una combinazione delle suddette.

Preferibilmente, il materiale polimerico della matrice è termoindurente, ma non è esclusa la possibilità di utilizzare un materiale termoplastico. Più preferibilmente, la matrice comprende una resina epossidica.

Preferibilmente, come mostrato in figura 2 ed in figura 3, il materiale composito è realizzato con fogli 30 sovrapposti comprendenti fibre bidirezionali continue 35. I fogli 30 hanno preferibilmente uno spessore compreso tra 0,1 e 0,3 mm.

Il primo strato 25 ha preferibilmente uno spessore compreso tra 0.1 e 0.8 mm, ancora più preferibilmente è compreso tra 0.3 e 0.5 mm, per cui preferibilmente lo strato esterno 25 è formato da due fogli 30.

Immediatamente al di sotto del primo strato 25, è posto un secondo strato 40, che forma un indicatore di usura. Preferibilmente anche tale strato 40 è in materiale composito, ma è dotato di una caratteristica visibile contrastante rispetto al primo strato 25. Con il termine "visibile" si intende naturalmente che la caratteristica è visibile quando il secondo strato 40 non è coperto da altro, ad esempio dal primo strato 25. Preferibilmente, tale caratteristica visibile è un colore di segnalazione, conferito ad almeno parte del secondo strato 40. Ad esempio, il materiale composito dello strato 40 comprende fibre 45 aramidiche, ceramiche o di vetro, in quanto colorabili in modo relativamente facile rispetto ad altre fibre, e una matrice epossidica, identica a quella dello strato esterno 25; le fibre aramidiche, come ad esempio Kevlar®, sono preferite. Le fibre aramidiche contribuiscono alla resistenza strutturale del cerchio mentre la matrice in comune tra gli strati consente un loro maggiore legame. Le fibre 45 hanno preferibilmente lo stesso ordinamento delle fibre 35 del primo strato 25, in ogni caso sono preferite fibre continue nelle zone delle piste di frenatura 20.

Affinché il secondo strato 40 formi un indicatore di usura, almeno una delle fibre 45 di tale strato (preferibilmente almeno alcune di esse e più preferibilmente tutte) è colorata con il detto colore di segnalazione. Alternativamente od in aggiunta, è possibile che la matrice polimerica sia colorata con detto colore di segnalazione.

Lo spessore del secondo strato 40 indicatore di usura è compreso preferibilmente tra 0,2 e 1 mm, e ancora più preferibilmente tra 0,4 e 0,8 mm, e può essere ottenuto sovrapponendo uno o più fogli 30 di materiale composito.

Nella forma di attuazione illustrata nelle figure 1 e 3, il secondo strato 40 indicatore di usura comprende tratti 46 estesi per parte dell’altezza di entrambe le piste di frenatura 20 e collegati tra loro tramite un tratto superiore 47, incorporato nel ponte 10. I tratti 46 si estendono sui fianchi 5 anche al di fuori delle piste di frenatura 20, in direzione radialmente interna. Questa conformazione del secondo strato 40 indicatore di usura permette un posizionamento più stabile durante le fasi di laminazione del cerchio 1 e quindi riduce il rischio che lo strato 40 non si trovi più in corrispondenza delle piste di frenatura 20 a causa di spostamenti accidentali durante la laminazione. Si noti anche che il ponte superiore 10 comprende alle sue estremità laterali due zone ispessite formate da fogli 11 avvolti su se stessi e disposti a formare cordoli anulari 12, circondati esternamente dal primo strato 25. Il secondo strato 40 indicatore di usura non si interpone tra i fogli di riempimento 11 dei cordoli 12 e lo strato esterno 25, dato che i tratti 46 e 47 si uniscono in un punto radialmente al di sotto di tali fogli di riempimento 11.

Il ponte superiore 10 comprende un foro 51 per permettere il passaggio di una valvola di gonfiaggio (non mostrata) di un pneumatico associato al cerchio 1 , ed eventualmente anche altri fori di attacco raggio per il montaggio di raggi (non mostrati) di collegamento del cerchio 1 ad un mozzo. Il foro 51 (e/o eventualmente i fori di attacco raggio) attraversa anche il tratto di collegamento 47 del secondo strato 40 e quindi rende possibile verificare visivamente se lo strato 40 indicatore di usura è stato inserito durante la costruzione.

Al di sotto del secondo strato 40 indicatore di usura, cioè in posizione interna rispetto ad esso, è preferibilmente previsto anche un terzo strato interno 50, preferibilmente dello stesso materiale del primo strato 25. Come meglio visibile in figura 2, il terzo strato 50 è preferibilmente costituito da almeno tre fogli 30, con uno spessore complessivo dello strato compreso tra 0,2 e 1 mm, più preferibilmente tra 0,4 e 0,8 mm.

Le fibre 35 del terzo strato 50 sono preferibilmente continue, cioè prive di interruzione, in corrispondenza delle piste di frenatura 20.

II secondo strato 40 indicatore di usura è uno strato anulare, esteso in senso circonferenziale sulla totalità del cerchio 1 , come visibile nella figura 4 che illustra una ruota 60 che comprende il cerchio 1.

L'invenzione sopra descritta con riferimento al cerchio 1 può essere anche attuata in modi differenti. Alcune differenti forme di attuazione saranno descritte nel seguito con riferimento alle figure da 5 a 12.

Nella figura 5, è mostrata una ruota 160 con un cerchio 101 analogo al cerchio 1 (ossia con fianchi 105, piste di frenatura 120, un primo strato 125 ed un secondo strato 140), nel quale però il secondo strato 140 indicatore di usura è previsto solo in un settore.

Nella figura 6, è mostrato un cerchio 201 analogo al cerchio 1 (ossia con fianchi 205, piste di frenatura 220, un primo strato 225 ed un secondo strato 240), dotato però di un secondo strato 240 indicatore di usura in cui è presente solo un tratto 246, esteso per parte dell’altezza H di una sola delle due piste di frenatura 220 ed anche oltre, in direzione radialmente interna.

Nella figura 7, è mostrato un cerchio 301 analogo al cerchio 1 (ossia con fianchi 305, piste di frenatura 320, un primo strato 325 ed un secondo strato 340), in cui però il secondo strato 340 indicatore di usura comprende due tratti 246 separati, uno per ciascuna delle due piste di frenatura 20, e nessun tratto di collegamento fra di essi.

Nella figura 8, è mostrato un cerchio 401 analogo al cerchio 1 (ossia con fianchi 405, piste di frenatura 420, un primo strato 425 ed un secondo strato 440), dotato però di un secondo strato 440 indicatore di usura in cui è presente solo un tratto 446 esteso per un tratto H' dell’altezza H di una sola delle due piste di frenatura 420.

Nella figura 9, è mostrato un cerchio 501 analogo al cerchio 1 (ossia con fianchi 505, piste di frenatura 520, un primo strato 525 ed un secondo strato 540), in cui però il secondo strato 540 indicatore di usura (a sua volta comprendente tratti 546 laterali collegati da un tratto superiore 547) è interposto tra fogli di riempimento 511 di cordoli 512 e il primo strato 525, così da risultare estesi per l’intera altezza H delle piste di frenatura 520.

Nella figura 10, è mostrato un cerchio 601 analogo al cerchio 1 (ossia con fianchi 605, piste di frenatura 620, un primo strato 625 ed un secondo strato 640), però del tipo cosiddetto a basso profilo; in tale cerchio 601 , le piste di frenatura 620 coincidono sostanzialmente con gli interi fianchi 605. La struttura del cerchio 601 è più robusta e quindi il secondo strato 640 indicatore di usura è inserito tra un primo strato 625 esterno e un terzo strato 650 interno entrambi formati da due soli fogli 630, analoghi ai fogli 30 del cerchio 1. Pertanto, sia lo strato 625 sia lo strato 650 hanno uno spessore compreso tra 0,2 e 0,6 mm.

Nella figura 11 , è mostrato un cerchio 701 analogo al cerchio 1 (ossia con fianchi 705, piste di frenatura 720, un primo strato 725 ed un secondo strato 740), però del tipo destinato ad alloggiare un pneumatico del tipo a copertone; la differenza rispetto ai cerchi illustrati in precedenza sta nella presenza di due alette 770 di trattenimento del copertone che si proiettano radialmente verso l'esterno dal ponte superiore 710, a prolungamento dei fianchi 705. Le piste di frenatura 720 comprendono in tal caso anche parte delle alette 770 e quindi sono spostate radialmente più esternamente rispetto ai cerchi precedentemente descritti, in particolare si trovano per la maggior parte in corrispondenza del ponte superiore 710.

Con questo tipo di cerchio, il maggior rischio di usura è in corrispondenza delle alette 770, che se assottigliate eccessivamente possono cedere sotto la pressione del pneumatico, lasciandolo libero. È quindi preferibile che il secondo strato 740 indicatore di usura interessi almeno la sezione A di attacco delle alette 770 al ponte superiore 710. Anche in questo caso è preferibile che al di sotto del secondo strato 740 indicatore di usura vi sia un terzo strato 750 interno, comprendente almeno due fogli 730 con fibre strutturali continue.

Sebbene il cerchio 701 per copertone illustrato sia del tipo a basso profilo, è tuttavia possibile prevedere versioni del tipo ad alto profilo, che si differenziano da quello di figura 11 per una altezza maggiore dei fianchi 705 in senso radiale.

Nella figura 12, è mostrato un cerchio 801 analogo al cerchio 1 (ossia con fianchi 805, piste di frenatura 820, un primo strato 825 ed un secondo strato 840), in cui però il secondo strato 840 indicatore di usura è esteso in maniera continua sui fianchi 805 del cerchio e sul ponte inferiore 815. Preferibilmente, il secondo strato 840 indicatore di usura è esteso anche sul ponte superiore 810.

Nella figura 13, è mostrato un cerchio 901 analogo al cerchio 1 , in cui però il secondo strato 940 indicatore di usura è dimensionato in modo da assolvere da solo al compito di struttura portante del cerchio 901 quando il primo strato 925 si è usurato, senza necessità di un terzo strato interno. In questo caso, il secondo strato 940 indicatore di usura ha uno spessore compreso tra 0,2 e 1 mm, e ancora più preferibilmente tra 0,4 e 0,8 mm, essendo ad esempio formato da almeno tre fogli.

La segnalazione dell'usura in tutti i cerchi sopra descritti è basata sull'usura completa del primo strato esterno: quando tale primo strato risulta completamente usurato (in corrispondenza di almeno una delle piste di frenatura), diventa visibile il secondo strato di segnalazione.

A seconda della struttura del cerchio, la comparsa del secondo strato può essere un allarme che segnala la necessità di sostituzione più o meno immediata del cerchio (se l'insieme degli strati rimanenti è appena sufficiente a mantenere l'integrità strutturale del cerchio) oppure può essere solo un pre-allarme che suggerisce di sorvegliare l'usura in vista di una prossima sostituzione (se l'insieme degli strati rimanenti -pur se ridotto- è ancora sufficiente a mantenere un adeguato margine di sicurezza). In quest'ultimo caso, è vantaggiosamente prevista una successiva segnalazione di allarme, data dalla scomparsa del secondo strato di segnalazione perché a sua volta usurato; questo è chiaramente possibile solo in presenza di un terzo strato interno adeguatamente dimensionato.

Sia per i cerchi per tubolare sia per i cerchi per copertone, è anche possibile prevedere un tipo a medio profilo, con uno sviluppo radiale dei fianchi intermedio tra quello dei tipi ad alto e a basso profilo.

Ciascun tipo può infine avere un secondo strato indicatore di usura formato da un singolo tratto laterale, come il tratto 246 del cerchio 201 di figura 6, oppure da due tratti laterali separati, come i tratti 346 del cerchio 301 di figura 7, oppure da due tratti laterali collegati da un tratto superiore, come i tratti 46 e 47 del cerchio 1 delle figure da 1 a 4 o i tratti 546 e 547 del cerchio 501 di figura 9.

In tutte le forme di attuazione in cui sono presenti sia un primo strato esterno che un terzo strato interno distinti dal secondo strato indicatore di usura, quest’ultimo può essere costituito anche solo da un film di resina colorata, ad esempio dello stesso tipo delle matrici utilizzate negli altri strati, quindi preferibilmente epossidica. In questo caso il secondo strato indicatore di usura non ha capacità strutturale in quanto è privo di fibre.

In tutte le forme di attuazione, il primo strato esterno, essendo uno strato destinato ad essere asportabile, può essere uno strato senza capacità strutturale, cioè senza fibre; in tal modo lo strato indicatore di usura indica quando inizia di rischio di intaccare la struttura portante data dal terzo strato interno e/o dal secondo strato indicatore di usura, che sono forniti di fibre e quindi hanno capacità strutturale. Questa soluzione risulta particolarmente economica.

Si noti che la disposizione incrociata (ad esempio tessuta) delle fibre negli strati illustrati rappresenta la forma di attuazione preferita, ma altre disposizioni potrebbero essere adottate, come disposizioni unidirezionali o alternanze di strati con fibre con diversa disposizione.

In alternativa alla segnalazione per mezzo di una caratteristica visibile che compare a seguito di usura del primo strato, come sopra anticipato l'invenzione prevede anche la possibilità di inserire all'interno del cerchio un elemento metallico od un sensore induttivo. Questa forma di esecuzione ha il vantaggio di consentire il controllo, ad esempio ai raggi X, della presenza dell’indicatore di usura nel cerchio.

Nella figura 14, è mostrato un cerchio 1001 con fianchi 1005 e piste di frenatura 1020, comprendente tre strati, 1025, 1040 e 1050, in cui l'indicatore di usura è formato da fibre metalliche 1045 incorporate nel secondo strato 1040 di materiale composito. Per favorire l'integrazione con il materiale composito ed evitare spostamenti durante le fasi di realizzazione, le fibre metalliche 1045 possono essere trattate superficialmente.

Impiegando un cerchio 1001 , è possibile generare un segnale elettrico o magnetico per mezzo di un sensore, ad esempio posto sulla forcella della bicicletta su cui è montato il cerchio 1001 o su un freno. La quantità di materiale interposto fra le fibre metalliche 1045 ed il sensore influenza una grandezza elettrica misurata, in base alla quale è quindi possibile risalire allo spessore residuo del cerchio 1001 ed in base a questo visualizzare un messaggio su un dispositivo di controllo ad esempio montato sul manubrio della bicicletta.

Nella figura 15, è mostrato un cerchio 1101 con fianchi 1105 e piste di frenatura 1120, comprendente tre strati, 1125, 1140 e 1150, in cui l'indicatore di usura è un sensore induttivo 1149, applicato all’interno della cavità tubolare del cerchio 1101 ; è possibile rilevare in tempo reale lo spessore del cerchio 1101 e generare un segnale di allarme quando lo spessore si è ridotto sotto una certa soglia o si è annullato. Il sensore induttivo 1149 può comunicare con il dispositivo di controllo ad esempio via radio.

Altre forme di esecuzione sono naturalmente possibili. In particolare, un tecnico del ramo potrà senza sforzo combinare fra loro in modo diverso le singole caratteristiche delle forme di esecuzione sopra descritte.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Cerchio in materiale composito per ruota di bicicletta, comprendente due fianchi (5; 105; 205; 305; 405; 505; 605; 705; 805; 905; 1005; 1105) contrapposti sui quali sono formate due rispettive piste di frenatura (20; 120; 220; 320; 420; 520; 620; 720; 820; 920; 1020; 1120) soggette ad usura in conseguenza della frenatura, caratterizzato dal fatto di comprendere -in corrispondenza di almeno una di dette piste di frenaturaalmeno un primo strato (25; 125; 225; 325; 425; 525; 625; 725; 825; 925; 1025; 1125), esterno, ed un indicatore di usura (40; 140; 240; 340; 440; 540; 640; 740; 840; 940; 1040; 1140), atto a segnalare il raggiungimento di un prefissato livello di usura da parte del cerchio in corrispondenza delle piste di frenatura (20; 120; 220; 320; 420; 520; 620; 720; 820; 920; 1020; 1120), posto nel cerchio in posizione interna rispetto al primo strato (25; 125; 225; 325; 425; 525; 625; 725; 825; 925; 1025; 1125).
2. Cerchio secondo la rivendicazione 1 , in cui l'indicatore di usura comprende un secondo strato (40; 140; 240; 340; 440; 540; 640; 740; 840; 940), dotato di una caratteristica visibile, contrastante rispetto al primo strato (25; 125; 225; 325; 425; 525; 625; 725; 825; 925).
3. Cerchio secondo la rivendicazione 2, in cui la caratteristica visibile è un colore di segnalazione, diverso dal colore del primo strato (25; 125; 225; 325; 425; 525; 625; 725; 825; 925).
4. Cerchio secondo la rivendicazione 3, in cui il secondo strato (40; 140; 240; 340; 440; 540; 640; 740; 840; 940) è di materiale composito con fibre strutturali (45) in una matrice di materiale polimerico ed in cui almeno una di dette fibre strutturali (45) è colorata con detto colore di segnalazione.
5. Cerchio secondo la rivendicazione 4, in cui una pluralità di dette fibre (45) è colorata con detto colore di segnalazione.
6. Cerchio secondo la rivendicazione 5, in cui la totalità di dette fibre (45) è colorata con detto colore di segnalazione.
7. Cerchio secondo la rivendicazione 4, in cui detta almeno una fibra colorata con detto colore di segnalazione abbraccia senza interruzioni tutta l'estensione radiale della pista di frenatura (520; 720).
8. Cerchio secondo la rivendicazione 4, in cui detta almeno una fibra (45) colorata con detto colore di segnalazione è una fibra aramidica, una fibra ceramica o una fibra di vetro.
9. Cerchio secondo la rivendicazione 8 in cui detta almeno una fibra (45) colorata è una fibra aramidica e il primo strato (25; 125; 225; 325; 425; 525; 625; 725; 825; 925) è in materiale composito comprendente fibre di carbonio in una matrice di materiale polimerico.
10. Cerchio secondo la rivendicazione 9, in cui tutte le fibre del secondo strato (40; 140; 240; 340; 440; 540; 640; 740; 840; 940) sono fibre colorate.
11. Cerchio secondo la rivendicazione 3, in cui il secondo strato (40; 140; 240; 340; 440; 540; 640; 740; 840; 940) è in materiale composito con fibre strutturali in una matrice di materiale polimerico ed in cui detta matrice di materiale polimerico è colorata con detto colore di segnalazione.
12. Cerchio secondo la rivendicazione 2, in cui la caratteristica visibile è visibile attraverso un foro valvola (51) od un foro di attacco raggio.
13. Cerchio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 12 in cui il prefissato livello di usura corrisponde alla usura completa del primo strato (25; 125; 225; 325; 425; 525; 625; 725; 825; 925; 1025; 1125) in corrispondenza delle piste di frenatura (20; 120; 220; 320; 420; 520; 620; 720; 820; 920; 1020; 1120).
14. Cerchio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 12, in cui il prefissato livello di usura corrisponde alla usura completa del secondo strato (40; 140; 240; 340; 440; 540; 640; 740; 840; 940; 1040; 1140) in corrispondenza delle piste di frenatura (20; 120; 220; 320; 420; 520; 620; 720; 820; 920; 1020; 1120).
15. Cerchio secondo la rivendicazione 13 o 14, in cui il primo strato ha uno spessore compreso tra 0,1 e 0,8 mm.
16. Cerchio secondo la rivendicazione 15, in cui il primo strato (25; 125; 225; 325; 425; 525; 625; 725; 825; 925; 1025; 1125) ha uno spessore compreso tra 0,3 e 0,5 mm.
17. Cerchio secondo la rivendicazione 15 o 16, in cui il secondo strato (40; 140; 240; 340; 440; 540; 640; 740; 840; 940; 1040; 1140) ha uno spessore compreso tra 0,2 e 1 mm.
18. Cerchio secondo la rivendicazione 17 in cui il secondo strato (40; 140; 240; 340; 440; 540; 640; 740; 840; 940; 1040; 1140) ha uno spessore compreso tra 0,4 e 0,8 mm.
19. Cerchio secondo la rivendicazione 1 , in cui l'indicatore di usura comprende un elemento metallico (1045).
20. Cerchio secondo la rivendicazione 1 , in cui l'indicatore di usura comprende un sensore induttivo (1149).
21. Cerchio secondo la rivendicazione 19 o 20, in cui l'indicatore di usura è incorporato nel materiale composito in posizione interna rispetto al primo strato (1025; 1125).
22. Cerchio secondo la rivendicazione 1 , in cui l'indicatore di usura (40; 140; 240; 340; 440; 540; 640; 740; 840; 940; 1040; 1140) è esteso in senso circonferenziale su almeno una parte del cerchio (60; 160).
23. Cerchio secondo la rivendicazione 22, in cui l'indicatore di usura (40; 140; 240; 340; 440; 540; 640; 740; 840; 940; 1040; 1140) è esteso in senso circonferenziale sulla totalità del cerchio (60; 160).
24. Cerchio secondo la rivendicazione 1 , in cui è previsto un indicatore di usura (240; 440; 640; 740) in corrispondenza di una sola delle piste di frenatura (220; 420; 620; 720).
25. Cerchio secondo la rivendicazione 1 , in cui è previsto un rispettivo indicatore di usura (40; 140; 340; 540; 840; 940; 1040; 1140) in corrispondenza di ciascuna delle piste di frenatura (20; 120; 320; 520; 820; 920; 1020; 1120).
26. Cerchio secondo la rivendicazione 1 , in cui l'indicatore di usura (40; 140; 240; 340; 540; 640; 740; 840; 940; 1040; 1140) si estende in senso radiale anche al di fuori delle piste di frenatura (20; 120; 220; 320; 520; 620; 720; 820; 920; 1020; 1120).
27. Cerchio secondo la rivendicazione 1 , in cui le piste di frenatura (20; 520; 820; 920; 1020) sono collegate da un ponte superiore (10; 510; 810; 910; 1010) e da un ponte inferiore (15; 515; 815; 915; 1015), e in cui l’indicatore di usura (40; 540; 840; 940; 1040) si estende in corrispondenza di almeno una delle piste di frenatura (20; 520; 820; 920; 1020) e del ponte superiore (10; 510; 810; 910; 1010).
28. Cerchio secondo la rivendicazione 1 , in cui le piste di frenatura (820) sono collegate da un ponte superiore (810) e da un ponte inferiore (815), e in cui l’indicatore di usura (840) si estende in corrispondenza di almeno una delle piste di frenatura (820) e del ponte inferiore (815).
29. Cerchio secondo la rivendicazione 1 , in cui l’indicatore di usura (40; 140; 240; 340; 440; 640; 1140) si estende in senso radiale per una altezza inferiore all’altezza delle piste di frenatura (20; 120; 220; 320; 420; 620; 1120).
30. Cerchio secondo la rivendicazione 1 in cui le piste di frenatura (720) sono collegate da almeno un ponte (710) e comprendono alette (770) sporgenti radialmente all’esterno del ponte (710) in modo da formare assieme al ponte (710) uno spazio di trattenimento di uno pneumatico, in cui l’indicatore di usura (740) si estende almeno parzialmente su almeno una aletta (770).
31. Cerchio secondo la rivendicazione 1 , in cui il cerchio comprende inoltre almeno un secondo strato (40; 140; 240; 340; 440; 540; 640; 740; 840; 940; 1040; 1140), in posizione interna rispetto al primo strato (25; 125; 225; 325; 425; 525; 625; 725; 825; 925; 1025; 1125).
32. Cerchio secondo la rivendicazione 31 , in cui il secondo strato (40; 140; 240; 340; 440; 540; 640; 740; 840; 940; 1040; 1140) ha capacità strutturale.
33. Cerchio secondo la rivendicazione 32, in cui il secondo strato (40; 140; 240; 340; 440; 540; 640; 740; 840; 940; 1040; 1140) è in materiale composito con fibre strutturali (45) in una matrice di materiale polimerico.
34. Cerchio secondo la rivendicazione 33, in cui le fibre strutturali (45) sono fibre aramidiche, fibre di vetro o fibre ceramiche.
35. Cerchio secondo la rivendicazione 1 , in cui il primo strato (25; 125; 225; 325; 425; 525; 625; 725; 825; 925; 1025; 1125) è in materiale composito con fibre strutturali in una matrice di materiale polimerico.
36. Cerchio secondo la rivendicazione 35, in cui il primo strato (25; 125; 225; 325; 425; 525; 625; 725; 825; 925; 1025; 1125) comprende almeno due fogli di materiale composito sovrapposti.
37. Cerchio secondo la rivendicazione 36, in cui detti fogli hanno uno spessore compreso tra 0.1 e 0.3 mm.
38. Cerchio secondo la rivendicazione 35, in cui il materiale composito comprende fibre strutturali bidirezionali.
39. Cerchio secondo la rivendicazione 1 , in cui il primo strato non ha capacità strutturali.
40. Cerchio secondo la rivendicazione 31, comprendente un terzo strato (50; 150; 250; 350; 450; 550; 650; 750; 850; 950; 1050; 1150), in posizione interna rispetto al secondo strato.
41. Cerchio secondo la rivendicazione 40, in cui il terzo strato (50; 150; 250; 350; 450; 550; 650; 750; 850; 950; 1050; 1150) è di tipo diverso dal secondo strato (40; 140; 240; 340; 440; 540; 640; 740; 840; 940; 1040; 1140).
42. Cerchio secondo la rivendicazione 40, in cui il terzo strato (50; 150; 250; 350; 450; 550; 650; 750; 850; 950; 1050; 1150) è dello stesso tipo del primo strato (25; 125; 225; 325; 425; 525; 625; 725; 825; 925; 1025; 1125).
43. Cerchio secondo la rivendicazione 1 , in cui la presenza dell'indicatore di usura (40; 140; 240; 340; 440; 540; 640; 740; 840; 940; 1040; 1140) è rilevabile anche quando il cerchio non è ancora usurato.
44. Cerchio secondo la rivendicazione 43, in cui la presenza dell'indicatore di usura (1040; 1140) è rilevabile ai raggi X.
45. Cerchio secondo la rivendicazione 41 , in cui la presenza dell'indicatore di usura (40; 140; 240; 340; 440; 540; 640; 740; 840; 940) è rilevabile attraverso un foro valvola (51) od un foro di attacco raggi.
46. Ruota di bicicletta, comprendente un cerchio (1 ; 101 ; 201 ; 301 ; 401 ; 501 ; 601 ; 701 ; 801 ; 901 ; 1001 ; 1101) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.