ITUB20154195A1 - Componente di ruota di bicicletta con zona di frenatura in materiale composito e relativo procedimento di fabbricazione - Google Patents

Description

Componente di ruota di bicicletta con zona di frenatura in materiale composito e relativo procedimento di fabbricazione

La presente invenzione riguarda un componente di ruota di bicicletta o simile veicolo avente almeno una zona di frenatura configurata per cooperare con un corpo frenante, la quale zona di frenatura è realizzata sostanzialmente in materiale composito. La presente invenzione riguarda anche un procedimento di fabbricazione di tale componente di ruota.

Nelle biciclette, il rallentamento o la frenatura di una ruota avviene in svariati modi, tra cui: tramite il serraggio di ganasce recanti pattini attorno al cerchio, in particolare su sue pareti laterali contrapposte, o più in generale attorno ad una porzione periferica della ruota (freno a cerchio o rim brake); oppure tramite la pressione di pastiglie contro un disco solidale al mozzo della ruota (freno a disco o disc brake).

Nella presente descrizione e nelle rivendicazioni allegate, per “corpo frenante" si intende indicare un pattino o una pastiglia.

Nella presente descrizione e nelle rivendicazioni allegate, per “componente di ruota" si intende indicare un cerchio di una ruota a raggi, un cerchio o porzione periferica di una ruota lenticolare o di una ruota a razze, oppure un disco di un freno a disco.

Più in particolare e come ben noto, un cerchio di ruota a raggi comprende un corpo anulare destinato ad essere accoppiato, da una parte radialmente esterna, ad uno pneumatico della ruota di bicicletta e, da una parte radialmente interna, ad una pluralità di raggi della ruota di bicicletta che sono a loro volta accoppiati ad un mozzo della ruota. Tipicamente, il corpo anulare del cerchio comprende contrapposte pareti laterali. Sulle pareti laterali sono previste zone o piste di frenatura, su cui agiscono i pattini di un freno della bicicletta.

Nella presente relazione e nelle rivendicazioni allegate, con “materiale composito" si intende indicare un materiale comprendente fibre strutturali incorporate in un materiale polimerico, talvolta chiamato “matrice" o “resina".

Il materiale polimerico può essere materiale termoplastico o materiale termoindurente.

Le fibre strutturali comprendono tipicamente fibra di carbonio, fibra di vetro, fibra aramidica, fibra ceramica, fibra di boro e/o loro combinazioni. La geometria delle fibre di rinforzo è la più svariata, andando da fibre molto corte disposte in maniera casuale nella matrice, a fibre più o meno lunghe disposte in maniera più o meno ordinata, ad esempio in fasci paralleli, in maniera bidirezionale intessuta o non intessuta e/o loro combinazioni. Componenti in materiale composito vengono tipicamente fabbricati tramite stampaggio a compressione nel caso di materiale polimerico termoindurente e tramite stampaggio a iniezione nel caso di materiale polimerico termoplastico. Anche il materiale di partenza può assumere svariate configurazioni, ad esempio può comprendere fibra secca oppure fibra preimpregnata di materiale polimerico; la fibra preimpregnata può essere sotto forma di “tappetini", di agglomerati sfusi, o anche di “tappetini" di agglomerati, dove per “agglomerati" si intendono pezzetti sostanzialmente bidimensionali o pezzetti tridimensionali di segmenti di fibra, all'interno dei quali agglomerati i segmenti di fibra sono solitamente disposti l’uno parallelo all’altro o anche secondo una struttura tessuta; per “tappetino" si intende un materiale di partenza avente uno spessore trascurabile rispetto alle dimensioni di larghezza e di lunghezza.

I componenti di ruota di bicicletta in materiale composito offrono il vantaggio di combinare un’elevata rigidezza e resistenza meccanica con un basso peso.

Secondo EP 2 684 707 A1, le superfici di carbonio - quali quelle di un cerchio in fibra di carbonio esposte dopo un breve periodo di uso dei freni, quando si usurano un materiale di rilascio dallo stampo e lo strato esterno di resina epossidica - sono relativamente mediocri nel resistere all’usura e nell’aumentare le prestazioni di attrito e pertanto le superfici di fibra di carbonio sono generalmente inadeguate come pista di frenatura per cerchi in plastica rinforzata da fibra (FRP - fibre reinforced plastic). Esso divulga pertanto un cerchio per una bicicletta includente una porzione radialmente esterna di impegno dello pneumatico, una porzione radialmente interna di impegno dei raggi, una prima parete laterale, una seconda parete laterale distanziata dalla prima parete laterale, la prima e la seconda parete laterale estendendosi all'interno dalla porzione radialmente esterna di impegno dello pneumatico, e una pista di frenatura disposta sulle prima e seconda parete laterale comprendente uno strato di micro-particelle non fibrose, come microsfere ad alta durezza, alta conducibilità termica e alta resistenza termica di carburo di silicio, nitruro di silicio, carburo di boro, ceramica, particelle metalliche, tra altri. Le micro-particelle sono annegate, preferibilmente annegate in parte in una matrice epossidica e in parte esposte. Il tasso di micro-particelle rispetto alla resina epossidica è preferibilmente circa il 5-60% di micro-particelle abrasive in peso. Il procedimento di fabbricazione comporta l'applicazione a un cerchio FRP di una pista di micro-particelle non fibrose di carburo di silicio o simili, sospese totalmente o parzialmente in uno strato di resina epossidica ad alta temperatura, alta durezza; quindi la rimozione di una quantità di resina epossidica dalla pista di frenatura per adattare finemente il coefficiente di attrito della pista di frenatura e la topografia superficiale. In questo modo, l’FRP può essere ottimizzato per la frenatura sul bagnato. Più in particolare, secondo il documento, dopo aver polimerizzato il cerchio, la resina in eccesso viene rimossa e il cerchio è pronto per rimuovere la parte più esterna della resina epossidica della pista di frenatura per esporre le micro-particelle. Questa fase può, secondo il documento, non essere necessaria, ma le prestazioni di frenata sul bagnato su un cerchio in carbonio nuovo sono tipicamente scadenti e la superficie può impiegare settimane a “frenare bene" (“break in”) man mano che i pattini dei freni abradono lentamente via la resina epossidica per esporre le micro-particelle in essa annegate. Pertanto, la resina epossidica che ricopre le micro-particelle viene leggermente abrasa via una operazione di sabbiatura. Questa sabbiatura può essere regolata finemente utilizzando un mezzo come una grana che sia più dura della resina epossidica, ma meno dura delle particelle abrasive stampate nella superficie di frenatura.

La Richiedente osserva che l'aggiunta delle micro-particelle comporta costi e tempi di lavorazione indesiderabili, oltre ad essere una lavorazione avente poca ripetibilità.

Il documento EP 1 625 028 B2 descrive un cerchio per biciclette e simili comprendente almeno una zona di frenatura su almeno un fianco del cerchio per l'applicazione di un corpo frenante, la quale zona di frenatura è costituita sostanzialmente da materiale plastico rinforzato con fibre sotto forma di un semilavorato di fibre di rinforzo stratificato piano, in cui la superficie della zona di frenatura presenta una percentuale di fibra di rinforzo scoperta di più del 10 % e fino al 90%, la fibra di rinforzo essendo scoperta per asportazione del materiale dalla zona di frenatura.

Secondo tale documento, in conseguenza dello stampaggio a compressione, l’eccesso di materiale polimerico che è stato spinto sulla superficie della zona di frenatura risulterebbe svantaggioso in termini di usura rispetto a cerchi in acciaio o alluminio. Per ovviare a ciò senza applicare parti o strati di alluminio e senza ricorrere al rivestimento galvanico e senza applicare materiale duro aggiuntivo, il documento insegna ad effettuare una lavorazione ad asportazione di trucioli (chipless machining), vale a dire con utensile da taglio, o erosiva lungo tutta la pista di frenatura, nel corso della quale lavorazione il materiale polimerico superficiale viene rimosso e vengono esposte delle sezioni di fibra. Secondo il documento, il cerchio ottiene proprietà definite che sono determinate principalmente dalle proprietà fisiche delle fibre, quali buon comportamento di frenatura, scarsità di usura (l’usura della superficie è estremamente scarsa e si limita in prevalenza alle guarnizioni frenanti di gomma) e buone proprietà termoconduttive (buona abduzione del riscaldamento dovuto all’azione dei freni). In aggiunta, possono essere previsti solchi per migliorare il comportamento sul bagnato. Il documento contempla Γ utilizzo di materiali compositi diversi dal materiale stratificato.

Il documento EP 2 765 009 A1 riconosce che la lavorazione con utensile da taglio di tale soluzione comporta il danneggiamento delle fibre di rinforzo e un conseguente indebolimento del cerchio e osserva che di fatto tale soluzione comporta la necessità di utilizzare un materiale più ricco di fibra che viene successivamente asportata in superficie, con conseguente spreco di materiale e aumento del peso del cerchio. Per superare detti inconvenienti fornendo un cerchio con almeno una zona di frenatura sostanzialmente in materiale composito che sia leggero, robusto e di facile fabbricazione, il documento EP 2 765 009 A1 insegna a lavorare -in particolare per incisione laser con macchina a controllo numerico CNC e più in particolare tramite un laser FIR, ma più in generale tramite fresatura, tornitura, limatura o raschiatura- almeno una parte della zona di frenatura per formare una struttura macroscopica superficiale al fine di migliorare le caratteristiche di frenatura, in particolare sul bagnato.

La struttura macroscopica è in particolare destinata a interrompere o far evacuare una pellicola d’acqua nella zona di frenatura e comprende in particolare delle sottili cavità estese almeno in parte secondo una direzione radiale e/o che sboccano verso l’esterno del cerchio. Le cavità sono preferibilmente realizzate nella sola resina per non deteriorare le caratteristiche meccaniche delle fibre, ma possono essere viceversa realizzate nella sola fibra o in entrambe le componenti del materiale composito. Le cavità possono avere sezione rettangolare, triangolare o arrotondata e altre; in alternativa la struttura macroscopica può comprendere zone sostanzialmente rettangolari, settori o l’intera zona di frenatura anulare. Il documento insegna anche a utilizzare una struttura macroscopica irregolare, ad esempio aperiodica e/o strutture macroscopiche diverse sui due fianchi del cerchio per evitare fenomeni di risonanza. Si prevede che il cerchio abbia, su uno o su entrambi i fianchi, una o più zone di frenatura e che la struttura macroscopica sia realizzata anche solo su una zona di frenatura o su una sua parte. Inoltre, la zona di frenatura può essere realizzata su un disco di una ruota a disco o su un disco di un freno.

In tale documento, la lavorazione laser è indicata come vantaggiosa in quanto consente tra l’altro di controllare l'asportazione selettiva della materia del materiale composito, in particolare della resina, per ottenere un miglior coefficiente di attrito, in particolare per la frenatura sotto la pioggia; inoltre consente di realizzare cavità di superficie maggiore senza indebolire la struttura della ruota. Asportando con il laser solo la resina superficiale, rimane a vista l’aspetto del tessuto di fibra di carbonio e, secondo il documento, la superficie non è né liscia come aN’origine, né rugosa come tramite una lavorazione con utensile da taglio, bensì è dolce, come potrebbe essere un tessuto; la struttura è riconoscibile a vista e al tatto, in quanto l’asportazione della resina produce zone in leggera depressione e zone leggermente sopraelevate. Il documento insegna a selezionare un laser per il quale la resina non sia trasparente, preferibilmente un laser a CO2 nell’infrarosso lontano, per esempio avente una lunghezza d’onda di emissione di circa 10.6 micron e insegna che la differenza esistente tra la temperatura di combustione della resina (tra 400°C e 600°C) e quella della fibra di carbonio (oltre 1500°C) consente di regolare il laser in maniera tale che le fibre di carbonio non siano influenzate dal laser. Peraltro, il documento riconosce che nella realtà non è possibile determinare con precisione lo spessore superficiale della resina e insegna quindi a regolare il laser in maniera tale che venga asportato almeno l’80% della resina e che venga danneggiato o tagliato al massimo il 20% della fibra di carbonio.

La Richiedente osserva che la lavorazione di tale documento, quando realizzata in regioni sufficientemente estese, produce una superficie che può generare rumore durante la frenata; viceversa quando realizzata tramite cavità discrete non pare comportare buone prestazioni di frenata sull’asciutto.

Il problema tecnico alla base dell’invenzione è quello di mettere a disposizione un componente di ruota di bicicletta e un procedimento per la sua fabbricazione che preservino la robustezza del materiale composito di partenza e che offrano buone caratteristiche di frenatura, come buone prestazioni di frenata sull’asciutto e sul bagnato, in particolare in termini di tempi di frenata, e una ridotta o assente rumorosità, oltre a contenere il più possibile l’impegno economico e/o la complessità del procedimento.

In un aspetto, l’invenzione riguarda un procedimento per fabbricare un componente di ruota di bicicletta, comprendente le fasi di:

a) prevedere un componente di ruota di bicicletta avente almeno una zona di frenatura configurata per cooperare con un corpo frenante, la quale zona di frenatura è realizzata per stampaggio di materiale composito comprendente fibre strutturali incorporate in un materiale polimerico e

b) effettuare una lavorazione post-stampaggio di almeno una regione di detta almeno una zona di frenatura, comprendente le fasi di:

b1) asportare solo materiale polimerico, senza asportazione della fibra strutturale dall’intera regione cosi che la fibra strutturale affiori almeno in parte dal materiale polimerico e

b2) asportare la fibra strutturale ed eventualmente il materiale polimerico secondo almeno una scanalatura entro la regione.

Preferibilmente la fase a) di prevedere comprende stampare l’intero componente di bicicletta in materiale composito.

Durante la fase b2), la fibra strutturale viene recisa intenzionalmente.

Preferibilmente la fase b2) avviene secondo una configurazione di scanalature o una scanalatura a spirale.

Preferibilmente, la fase b2) è successiva alla fase b1).

Preferibilmente la fase b1) e/o la fase b2) sono realizzate per pirolisi.

Più preferibilmente la fase b1) e/o la fase b2) sono realizzate per pirolisi tramite fascio laser, ancor più preferibilmente tramite un laser nel vicino infrarosso.

Ancor più preferibilmente la fase b1) e la fase b2) sono realizzate per pirolisi tramite fasci laser emessi da una stessa sorgente laser, variando almeno una tra: la potenza emessa, la frequenza di emissione degli impulsi nel caso di sorgente pulsata, il numero di scansioni della regione, la spaziatura tra linee di scansione.

Preferibilmente, nella fase b1) viene asportato almeno il 60% di materiale polimerico, cosi che il quantitativo di materiale polimerico residuo in almeno una regione di detta almeno una zona di frenatura ammonti a non più del 40% rispetto al quantitativo di materiale polimerico presente in una zona limitrofa.

Preferibilmente, la fase b2) viene effettuata in modo tale che le fibre strutturali recise rappresentino non più del 9%, preferibilmente circa il 5% della superficie della zona di frenatura..

Preferibilmente, nella fase b2) la fibra strutturale ed eventualmente il materiale polimerico vengono asportati secondo una configurazione di scanalature comprendente un numero elevato di scanalature sottili.

In un altro aspetto, l'invenzione riguarda un componente di ruota di bicicletta avente almeno una zona di frenatura configurata per cooperare con un corpo frenante, la quale zona di frenatura è realizzata sostanzialmente in materiale composito comprendente fibre strutturali incorporate in un materiale polimerico,

caratterizzato dal fatto che

- in almeno una regione di detta almeno una zona di frenatura, la fibra strutturale affiora almeno in parte dal materiale polimerico e

- detta almeno una regione di detta almeno una zona di frenatura comprende almeno una scanalatura attraverso la fibra strutturale ed eventualmente il materiale polimerico del materiale composito.

In tal modo, detta almeno una regione di detta almeno una zona di frenatura comprende, in uno strato superficiale, una quantità di materiale polimerico inferiore e una quantità di fibra strutturale sostanzialmente uguale a una zona limitrofa di detta almeno una regione di detta almeno una zona di frenatura.

Le quantità si intendono per unità di superficie.

Preferibilmente, detta almeno una regione di detta almeno una zona di frenatura comprende, in uno strato superficiale, una quantità di materiale polimerico inferiore al 40% rispetto al quantitativo di materiale polimerico presente in una zona limitrofa.

Il componente di ruota presenta tali caratteristiche quando è nuovo, ossia uscito dalla fabbrica e non usurato da un corpo frenante.

In corrispondenza di detta almeno una scanalatura, la fibra strutturale è recisa.

Preferibilmente le fibre strutturali recise rappresentano non più del 9%, preferibilmente circa il 5% della superficie della zona di frenatura;

Preferibilmente detta almeno una scanalatura comprende una configurazione di scanalature o una scanalatura ad spirale.

In forme di realizzazione, il componente di ruota è un cerchio di una ruota a raggi, o un cerchio o porzione periferica di una ruota lenticolare o di una ruota a razze e la o le zone di frenatura sono piste di frenatura estese anularmente per cooperare con un pattino di un freno a cerchio.

In alternativa, il componente di ruota è un disco di un freno e la o le zone di frenatura sono piste di frenatura estese anularmente per cooperare con una pastiglia di un freno a disco.

Preferibilmente, almeno in corrispondenza di detta almeno una zona di frenatura, il materiale composito presenta un contenuto di fibra (Fiber areal weight - FAW - peso superficiale di fibra) in uno strato superficiale inferiore a un contenuto di fibra in uno strato non superficiale.

Preferibilmente, almeno in corrispondenza di detta almeno una zona di frenatura, il materiale composito presenta un contenuto di fibra in uno strato superficiale pari a 100g/m2 o inferiore.

Preferibilmente il componente di ruota è ottenuto con il procedimento di qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.

In un aspetto, Γ invenzione riguarda una ruota di bicicletta comprendente un componente di ruota come anzidetto.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno meglio dalla seguente descrizione dettagliata di alcune sue forme di realizzazione preferite, fatta con riferimento ai disegni allegati. Le differenti caratteristiche illustrate e descritte con riferimento alle singole configurazioni possono venire combinate tra loro a piacere. Nella seguente descrizione, per l'illustrazione delle figure si ricorre a numeri di riferimento identici o simili per indicare elementi costruttivi o funzionali con la stessa funzione o funzione analoga. Nei disegni:

- la FIG. 1 è una vista prospettica di una ruota di bicicletta del tipo a raggi;

- la FIG. 2 è una vista prospettica ingrandita di alcuni componenti della ruota di FIG. 1 ;

- la FIG. 3 è una vista prospettica parziale di una ruota di bicicletta dotata di un freno a disco;

- la FIG. 4 è una immagine ingrandita di una superficie di materiale composito dopo lo stampaggio;

- la FIG. 5 ne è una rappresentazione del tutto schematica;

- la FIG. 6 è una immagine ingrandita di una superficie di materiale composito dopo una prima lavorazione secondo l'invenzione, eseguita in prime condizioni esemplificative;

- la FIG. 7 ne è una rappresentazione del tutto schematica;

- la FIG. 8 è una immagine ingrandita di una superficie di materiale composito dopo una prima lavorazione secondo l'invenzione, eseguita in seconde condizioni esemplificative;

- la FIG. 9 ne è una rappresentazione del tutto schematica;

- la FIG. 10 è una immagine ingrandita di una superficie di materiale composito dopo una prima lavorazione secondo l’invenzione, eseguita in terze condizioni esemplificative;

- la FIG. 11 ne è una rappresentazione del tutto schematica;

- la FIG. 12 è una rappresentazione schematica di una configurazione di scanalature esemplificativa realizzata con una seconda lavorazione secondo l’invenzione;

- la FIG. 13 è una rappresentazione schematica di un’altra configurazione di scanalature esemplificativa, realizzata con la seconda lavorazione secondo l’invenzione

- la FIG. 14 è un’immagine ingrandita di una zona di frenatura su un cerchio, che presenta una prima configurazione di scanalature conforme alla FIG. 12;

- la FIG. 15 è un’immagine ingrandita di una zona di frenatura su un cerchio, che presenta una seconda configurazione di scanalature conforme alla FIG. 12.

Nella FIG. 1 è illustrata a titolo esemplificativo una ruota 10 di bicicletta del tipo a raggi e nella FIG. 2 è illustrato un ingrandimento in prospettiva di alcuni suoi componenti.

La ruota 10 comprende essenzialmente uno pneumatico 12, un cerchio 14, un mozzo 16 e una pluralità di raggi 18 estesi tra il cerchio 14 e il mozzo 16 e collegati, in corrispondenza di rispettive estremità 20, 22, agli stessi.

La raggiatura - vale a dire numero dei raggi, direzioni secondo le quali sono estesi, tipo di attacco al mozzo e al cerchio - mostrata è puramente indicativa.

Il cerchio 14 comprende un corpo anulare destinato ad essere accoppiato, in corrispondenza di una sua porzione radialmente esterna 24, allo pneumatico 12 ed, in corrispondenza di una sua porzione radialmente interna 26, alla pluralità di raggi 18. A tale scopo, sulla porzione radialmente interna 26 del corpo anulare sono formati una pluralità di fori 28 di attacco di nippli 30 per la regolazione della tensione dei raggi 18.

II cerchio 14 mostrato comprende una parete di fondo o ponte inferiore 32 sulla quale sono realizzati detti fori 28, una coppia di pareti laterali 34, 36 e una parete di separazione 38 tra la porzione radialmente esterna 24 e la porzione radialmente interna 26, o ponte superiore 38, estesa sostanzialmente parallela alla parete di fondo 32 ad una certa altezza lungo le pareti laterali 34, 36. Il cerchio 14 mostrato ha complessivamente una sezione sostanzialmente a forma di A.

Il cerchio 14 mostrato è del tipo Clincher, e le sue pareti laterali 34, 36 formano alette 40 di trattenimento dei talloni 12a dello pneumatico 12. Il ponte superiore 38, le alette 40 e la regione radialmente esterna delle pareti laterali 34, 36 definiscono detta porzione radialmente esterna 24 di accoppiamento con lo pneumatico 12.

Il cerchio 14 mostrato è puramente esemplificativo e un cerchio secondo l'invenzione può avere qualsivoglia conformazione. A solo titolo d’esempio: il cerchio mostrato è del tipo Clincher e configurato per l’uso di uno pneumatico tubeless, ma lo pneumatico potrebbe essere del tipo a camera d’aria oppure pieno, oppure il cerchio potrebbe essere configurato per l'incollaggio di uno pneumatico tubolare; il cerchio mostrato presenta un profilo simmetrico, ma potrebbe avere un profilo asimmetrico; esso è ad alto profilo, ma potrebbe essere a medio, basso o bassissimo profilo (pareti laterali più corte in direzione radiale) o ad altissimo profilo (pareti laterali ancora più lunghe in direzione radiale); il cerchio mostrato ha sezione a forma di A, ma potrebbe avere sezione a forma di U, sezione con più camere vuote, sezione piena; eccetera.

Su ciascuna delle pareti laterali 34, 36 è formata una zona o pista di frenatura 42, 44 configurata per cooperare con un corpo frenante o pattino 102 di un freno a cerchio 100 della bicicletta. Ogni pista di frenatura 42, 44 è estesa anularmente sulla parete laterale 34, 36.

In maniera preferita ancorché non necessariamente, le piste di frenatura 42, 44 sono formate su regioni delle pareti laterali 34, 36 piane e parallele tra di loro. In tal caso, ciascuna pista di frenatura 42, 44 è una regione anulare piana concentrica con la ruota, a forma di corona circolare.

In linea di principio, una sola pista di frenatura 42, 44 potrebbe essere formata su una sola delle due pareti laterali 34, 36.

II freno 100 mostrato è del tipo Caliper, ma l’invenzione può essere utilizzata con freni a cerchio di qualsiasi altro tipo, quali ad esempio freni Cantilever, freni ad U, freni a V. In maniera ben nota, le ganasce 104, 106 del freno 100 vengono azionate da un comando manuale, ad esempio tramite un cavo inguainato, e serrano i pattini 102 contro il cerchio 14.

Mentre la ruota 10 avanza, ogni pattino 102 scorre lungo la rispettiva pista di frenatura 42, 44 causando il rallentamento della ruota 10 ed infine la frenatura.

Al posto di un cerchio di una ruota a raggi, l’elemento di ruota recante almeno una zona di frenatura secondo l'invenzione potrebbe essere una ruota lenticolare (anche detta ruota a disco), avente una coppia di elementi discoidali che ricoprono o sostituiscono i raggi, o una ruota a razze in cui al posto dei raggi, un numero esiguo (come 4-5) di elementi rigidi connette il cerchio al mozzo

Nella FIG. 3 è illustrata una ruota 10A dotata di un freno a disco 110. Un disco 50 è solidale in rotazione al mozzo 16A della ruota 10A, vale a dire che è montato sul mozzo 16A in maniera da essere co-rotante con esso. Una pinza del freno 112 è montata sulla forcella 114 della bicicletta - sul telaio nel caso della ruota posteriore - ed alloggia delle pastiglie 116 (non direttamente visibili), che agiscono come corpo frenante. Durante la frenata, un meccanismo preme le pastiglie 116 contro il disco 50 rallentando ed alla fine frenando la ruota 10A.

Il disco 50 comprende un corpo sostanzialmente piano circolare e, nonostante il nome, di forma più prossima a quella di una corona circolare che non ad una forma discoidale. Il disco 50 può comprendere una pluralità di aperture per la dissipazione del calore generato durante la frenatura.

Su ciascuna delle facce del disco 50 è formata una zona o pista di frenatura, una delle quali è visibile e indicata con il riferimento 54, configurata per cooperare con il corpo frenante o pastiglia 116. Ciascuna pista di frenatura 54 è estesa anularmente sulla faccia del disco 50. Ciascuna pista di frenatura 54 è una regione anulare piana concentrica con la ruota, a forma di corona circolare.

Secondo l'invenzione, il cerchio 14, il disco 50 o più in generale l’elemento di ruota è realizzato, almeno in corrispondenza della o di ciascuna zona di frenatura 42, 44, 54, in un materiale composito come sopra definito, comprendente fibre strutturali incorporate in un materiale polimerico.

A solo titolo di esempio, si farà nel seguito riferimento a un materiale polimerico comprendente fibre di carbonio incorporate in una resina termoindurente.

A solo titolo di esempio, si farà inoltre nel seguito riferimento a un tale materiale polimerico in cui la fibra di carbonio è bidirezionale tessuta secondo una armatura o tessitura tela, in cui ogni “filo" di trama e ogni “filo" di ordito comprende peraltro un fascio sostanzialmente piano di numerose fibre parallele. Un tale materiale è anche noto come tessuto plain.

La restante parte del componente di ruota può anche essere realizzata in un diverso materiale, ad esempio in un materiale metallico. Nel caso di un cerchio 14, ad esempio, la sua porzione radialmente esterna 24 dotata della o delle piste di frenatura 42, 44 può essere in materiale composito, mentre la sua porzione radialmente interna 26 può essere realizzata in metallo.

Come noto, un elemento di ruota 14, 50 in materiale composito comprendente fibre strutturali incorporate in un materiale polimerico è ottenuto per stampaggio, in cui il materiale composito è sottoposto a un profilo di temperatura ed eventualmente di pressione idoneo a causare la reticolazione del materiale polimerico termoindurente o l'indurimento del materiale polimerico termoplastico. Tipicamente, un materiale polimerico termoindurente è stampato a compressione, mentre un materiale polimerico termoplastico è stampato a iniezione. Ulteriori dettagli relativi allo stampaggio del materiale composito non sono forniti in quanto non ritenuti necessari essendo alla portata del tecnico del settore e di per sé ben noti.

Come discusso nella parte introduttiva, in conseguenza dello stampaggio tende a formarsi un eccesso di materiale polimerico in superficie rispetto alla composizione in profondità. La superficie risulta pertanto molto liscia.

La FIG. 4 è una immagine ingrandita di una superficie di materiale composito comprendente fibre di carbonio incorporate in una resina termoindurente, dopo lo stampaggio a compressione. La FIG. 5 ne è una rappresentazione del tutto schematica.

Lo strato più superficiale, più esterno del materiale è costituito da un film di sola resina 200, che copre totalmente le fibre 202, 204. La superficie è sostanzialmente liscia, anche al tatto. Sono visivamente riconoscibili -anche a occhio nudo- attraverso la resina 200, solamente i tratti delle fibre di ordito 202 che passano sopra le fibre di trama (tratti chiamati anche “levata" o “alzata" nel settore tessile), di colore più scuro, nonché i tratti delle fibre di trama 204 ove le fibre di ordito vi passano sotto (tratti chiamati anche “riposo" nel settore tessile), di colore più chiaro.

Coloro esperti del settore comprenderanno che le porzioni delle fibre di trama 204 appaiono più chiare delle porzioni delle fibre di ordito 202 sia per un effetto di riflessione dell'illuminazione -che non è ortogonale alla superficie-, sia perché le fibre di trama sono leggermente meno tese rispetto alle fibre di ordito e arrivano, in media, a una profondità leggermente minore sotto la superficie della resina 200.

Nel caso particolare, si tratta di un tessuto con tessitura tela (plain weave) a partire da fibre 3k in carbonio, avente un contenuto di fibra (Fiber areal weight - FAW - peso superficiale di fibra) pari a 200g/m<2>. Il passo della tessitura è di circa 2 mm in entrambe le direzioni e il dislivello tra fibre di trama e fibre di ordito è di circa 40 micron.

A causa della superficie sostanzialmente liscia, le prestazioni di frenata, specialmente sul bagnato, di un componente di ruota in materiale composito ottenuto solamente per stampaggio lasciano a desiderare.

Secondo l’invenzione, almeno una regione di almeno una zona di frenatura 42, 44, 54 è sottoposta ad una lavorazione superficiale poststampaggio come sotto descritto, che ne migliora le prestazioni di frenata e in particolare di frenata sul bagnato. Si sottolinea che anche nel caso in cui siano previste due zone o piste di frenatura 42, 44, 54, anche solo una delle due può avere una o più regioni trattate.

Inoltre, nel caso in cui siano trattate entrambe le zone di frenatura 42, 44, 54, la lavorazione non deve necessariamente essere uguale. Anzi, una lavorazione diversa può risultare vantaggiosa sotto certi aspetti, come sarà chiaro nel seguito.

La lavorazione post- stampaggio prevede una prima lavorazione e una seconda lavorazione.

Nella prima lavorazione post-stampaggio, avviene una asportazione del solo materiale polimerico o resina 200, senza asportazione della fibra strutturale 202, 204. Durante la prima lavorazione, la fibra strutturale 202, 204 non viene né asportata né abrasa né recisa intenzionalmente -benché possa accadere nella pratica che alcuni spezzoni di fibra, non più sufficientemente inglobati nel materiale polimerico, si distacchino dalla superficie.

La prima lavorazione è estesa nell’intera regione che si intende trattare, vale a dire su tutta la superficie di detta almeno una regione di detta almeno una zona di frenatura42, 44, 54. Ad esempio, la prima lavorazione può estendersi sull’intera pista di frenatura 42 anulare del cerchio 14 o su uno o più settori della stessa.

Al crescere del grado di asportazione oltre il film superficiale di sola resina 200, tale asportazione di resina agisce come l’ablazione di un ghiacciaio, “erodendo” la resina e lasciando via via più esposti i tratti di fibra che sono di volta in volta più prossimi alla superficie.

Grazie alla prima lavorazione post-stampaggio, la fibra strutturale affiora almeno in parte dal materiale polimerico.

Quindi, la regione trattata comprende, in uno strato superficiale, una quantità di materiale polimerico inferiore e una quantità di fibra strutturale sostanzialmente uguale a una regione non trattata, quale una regione limitrofa alla regione trattata. Le quantità si intendono per unità di superficie.

La prima lavorazione produce zone in leggera depressione e zone leggermente sopraelevate.

La FIG. 6 è un’immagine ingrandita di una superficie del materiale di FIG.

4 che è stato sottoposto a un grado di asportazione medio della resina, vale a dire avente una quantità media di resina residua in superficie e la FIG. 7 ne è una rappresentazione del tutto schematica.

Risulta evidente che la resina è stata asportata sostanzialmente fino al livello delle fibre formanti i fili di ordito 202 ( “levate”), che formano delle “gobbe" poco pronunciate, visibili in colore scuro in FIG. 6. Le fibre 204 formanti i fili di trama sono state esposte nella porzione centrale dei tratti (“riposi”) ove sono sopra alle fibre di ordito, dove hanno la convessità verso la superficie e formano delle “gobbe" più pronunciate, ben riconoscibili e di colore chiaro in FIG. 6.

Dove le fibre 202, 204 sono esposte, non resta nessun film di resina 200.

Dove le fibre di trama 204 si infilano sotto le fibre di ordito 202 (avvicinandosi al punto di flesso ove le fibre di trama 204 cambiano curvatura e diventano concave verso la superficie), lo spessore della resina 200 rimasta è ancora sufficientemente elevato da ricoprire e nascondere le fibre di trama 204 stesse. In FIG. 6 sono infatti riconoscibili zone strisciformi 206 di resina 200 estese inclinate da in basso a sinistra a in alto a destra.

Anche al tatto, la superficie non è più liscia, bensì si sentono le “gobbe" di fibra di trama 204 e di fibra di ordito 202 e le “scanalature" in corrispondenza delle zone strisciformi 206 di resina 200.

La FIG. 8 è un’immagine ingrandita di una superficie del materiale di FIG.

4 che è stato sottoposto a un grado di asportazione basso della resina, vale a dire avente una quantità alta di resina residua in superficie, e la FIG. 9 ne è una rappresentazione del tutto schematica. La resina 200 è stata rimossa solo nelle regioni centrali dei tratti dove le fibre di ordito 202 passano sopra le fibre di trama (“levate") e dei tratti dove le fibre di trama 204 passano sopra le fibre di ordito (“riposi”), tratti nei quali sporgono le fibre strutturali.

Le “gobbe" di fibra di trama 204 (chiare) sono meno pronunciate rispetto alla condizione delle FIG. 6, 7 e le zone strisciformi 206 di resina 200 estese inclinate da in basso a sinistra a in alto a destra sono più larghe.

Anche le fibre di ordito 202 (scure) sporgono solamente nelle regioni centrali dei tratti dove sono sopra alle fibre di trama (“levate”), formando “gobbe" poco pronunciate.

Dove le fibre di ordito 202 si infilano sotto le fibre di trama 204 (avvicinandosi al punto di flesso ove le fibre di ordito 202 cambiano curvatura e diventano concave verso la superficie), lo spessore della resina 200 è ancora sufficientemente elevato da ricoprire e nascondere le fibre di ordito 202 stesse. Si forma pertanto una seconda serie di zone strisciformi 208 di resina 200 estese inclinate da in alto a sinistra a in basso a destra.

Anche al tatto, si sentono le “gobbe" di fibra di trama 204 e di fibra di ordito 202 e le “scanalature" in corrispondenza delle zone strisciformi 206, 208 di resina 200. La superficie non è liscia come nella condizione iniziale subito dopo lo stampaggio, ma è più liscia di quella delle FIG. 6, 7.

La FIG. 10 è un’immagine ingrandita di una superficie del materiale di FIG.

4 che è stato sottoposto a un grado di asportazione molto alto della resina, vale a dire avente una quantità molto bassa di resina residua in superficie, e la FIG. 11 ne è una rappresentazione del tutto schematica. La resina è stata rimossa sostanzialmente totalmente ed è visibile appieno il tessuto di fibra. In particolare, sono visibili tutte quelle porzioni di fibra di ordito 202 o rispettivamente di trama 204 che è di volta in volta superiore. La superficie, anche al tatto, è rugosa.

Coloro esperti del settore comprenderanno che anche nel caso di materiale di partenza nominalmente identico e procedimento di stampaggio nominalmente identico, due componenti di ruota dopo lo stampaggio possono presentare differenze anche notevoli sia nell’aspetto della fibra strutturale sia nella quantità di resina in superficie. Anche durante la prima lavorazione post-stampaggio, pur utilizzando procedimenti nominalmente identici possono risultare differenze anche notevoli sia nell’aspetto della fibra strutturale sia nella quantità di resina residua. Pertanto, le figure sopra commentate sono da intendersi come puramente esemplificative.

Si deve sottolineare che la regione sottoposta al primo trattamento poststampaggio presenta comunque una certa uniformità superficiale, diversamente da una superficie usurata da un corpo frenante quale un pattino o una pastiglia di un freno, che in generale è caratterizzata da solchi disuniformi dovuti alla superficie del corpo frenante e/o a terra, sassolini ecc. trascinati dal corpo frenante sulla zona di frenatura.

Coloro esperti del settore comprenderanno inoltre che nel caso di armature diverse o nel caso di fibra non tessuta, l’aspetto alla vista e al tatto sarà anche notevolmente diverso da quanto esposto con riferimento alle FIG. 4-11 , ma che in ogni caso, all’aumentare del grado di asportazione della resina aumenta la percentuale di fibra esposta e aumenta la rugosità della superficie.

Peraltro, la rugosità superficiale può essere ridotta (o aumentata) anche variando il materiale composito di base e in particolare variando il numero di filamenti per fascio di fibre

A solo titolo di esempio ulteriore, si può utilizzare un materiale composito comprendente tessuto di carbonio realizzato con fibre leggere 1 k, ad esempio con contenuto di fibra pari a 100 g/m<2>, per il quale il passo di tessitura e il dislivello tra fibre di ordito e fibre di trama sono inferiori a quelli del tessuto realizzato con fibre da 3k (debordine di 1,3 mm e di 20 micron, rispettivamente). Ancora, si può utilizzare un materiale composito comprendente fibra di vetro, ad esempio con contenuto di fibra pari a 50 g/m<2>, per il quale il passo di tessitura e il dislivello tra fibre di ordito e fibre di trama sono ancora inferiori (dell’ordine di 0.4 mm e di 10 micron).

In maniera vantaggiosa, nel caso di stampaggio del componente di bicicletta partendo da materiale composito in “tappetini" si può prevedere di utilizzare un materiale composito comparativamente leggero per lo strato superficiale del componente di ruota, almeno in corrispondenza della zona di frenatura 42, 44, 54 e/o della sua almeno una regione sottoposta alla lavorazione post-stampaggio secondo l’invenzione, ed un materiale composito comparativamente pesante per gli strati non superficiali. In tal modo, si può ottenere la desiderata rugosità superficiale senza diminuire la robustezza del componente di ruota.

Quindi, nel componente di ruota il materiale composito può presentare, almeno in corrispondenza della zona di frenatura, un contenuto di fibra (Fiber areal weight - FAW - peso superficiale di fibra) in uno strato superficiale inferiore a un contenuto di fibra in uno strato non superficiale.

Preferibilmente, nel componente di ruota il materiale composito presenta, almeno in corrispondenza della zona di frenatura, un contenuto di fibra in uno strato superficiale pari a 100g/m2 o inferiore.

La Richiedente ha testato le prestazioni di frenata su N’asci utto e sul bagnato di cerchi di ruota sottoposti alla prima lavorazione, poststampaggio in varie condizioni esemplificative di grado di asportazione della resina, e ha riscontrato quanto segue. Sono stati eseguiti due cicli di svariate decine di frenate ciascuno, misurando il tempo medio di frenata; tra un ciclo e il successivo è stata simulata una condizione di uso di un migliaio di chilometri circa.

L'usura del pattino del freno aumenta leggermente aN’aumentare del grado di asportazione della resina. Questo è conforme alle aspettative dato che aumenta la rugosità superficiale e quindi l’attrito. Si deve peraltro sottolineare che una certa usura del corpo frenante è vantaggiosa in quanto consente di “rinnovare" la superficie del corpo frenante e quindi di stabilizzare l’attrito o grip.

Le prestazioni di frenata sull’asciutto, in termini di tempo di frenata, si mantengono sostanzialmente inalterate all’aumentare del grado di asportazione della resina, pur riscontrando un lieve peggioramento, che è altrettanto conforme alle aspettative dato che aumenta la rugosità superficiale e quindi diminuiscono la superficie di contatto effettivo con il corpo frenante e l’attrito per adesione.

Invece, le prestazioni di frenata sul bagnato, in termini di tempo di frenata, migliorano notevolmente all’aumentare del grado di asportazione della resina: i tempi di frenata del cerchio con alto grado di asportazione della resina sono ridotti a circa un terzo dei tempi di frenata del cerchio con basso grado di asportazione della resina. Senza voler essere vincolata ad alcuna teoria, la Richiedente ritiene che questo sia dovuto al fatto che la pellicola d’acqua che tende a formarsi tra corpo frenante e zona di frenatura viene rotta dalla rugosità superficiale.

La Richiedente ritiene inoltre che il miglioramento delle prestazioni sul bagnato raggiunga comunque un massimo prima della totale asportazione del materiale polimerico, quando il corpo frenante, in virtù della propria rigidezza, entra in contatto solamente con le fibre che sporgono oltre la superficie della resina, ma non tocca più la resina: anche rimuovendo ulteriore resina, non si verifica alcun aumento di attrito.

Per contro, all’aumentare del grado di asportazione della resina, la frenata diventa accompagnata da una certa rumorosità, crescente. Senza voler essere vincolata ad alcuna teoria, la Richiedente ritiene che questo sia dovuto all’aumento della rugosità superficiale. Per contenere la rumorosità, risulta pertanto preferibile utilizzare un materiale composito con fibre aventi un basso numero di filamenti per fascio.

Inoltre, la Richiedente osserva che la resina del materiale polimerico svolge l'importante ruolo di tenere assieme le fibre strutturali e di conferire quindi stabilità al materiale composito.

Inoltre, la Richiedente ritiene che la resina del materiale polimerico svolga anche un importante ruolo di isolamento daN’umidità e dagli agenti atmosferici.

Ancora, la Richiedente osserva che la lavorazione per asportazione di materiale polimerico dall’intera superficie della regione trattata, specialmente quando avvenga con le tecnologie sotto indicate, richiede un tempo di lavorazione non trascurabile e che tale tempo di lavorazione aumenta all’aumentare del grado di asportazione della resina.

Nel complesso, la Richiedente ritiene pertanto che un grado di asportazione della resina troppo elevato sia svantaggioso.

La Richiedente ha riscontrato che è sufficiente una lavorazione di asportazione ad un grado medio della resina, quando la prima lavorazione post-stampaggio è accompagnata dalla seconda lavorazione poststampaggio secondo l’invenzione, sotto descritta.

La prima lavorazione post-stampaggio dovrebbe essere eseguita in maniera tale da asportare almeno il 60% di materiale polimerico.

Quindi, in uno strato superficiale, il quantitativo di materiale polimerico residuo nella zona trattata ammonta a non più del 40% rispetto al quantitativo di materiale polimerico presente nella zona prima della lavorazione e quindi in una zona limitrofa.

Nel caso in cui siano trattate entrambe le zone di frenatura 42, 44, 54, il grado di asportazione del materiale polimerico può essere diverso dall’una all’altra, ad esempio per contenere la rumorosità complessiva.

Nella seconda lavorazione post-stampaggio, avviene una asportazione della fibra strutturale 202, 204 - che viene almeno parzialmente esposta nella prima lavorazione post-stampaggio - ed eventualmente del materiale polimerico o resina 200. Durante la seconda lavorazione, la fibra strutturale 202, 204 viene recisa intenzionalmente.

A questo proposito, la Richiedente osserva che lo spessore medio della fibra strutturale è così piccolo che quando una singola fibra viene intaccata da una lavorazione superficiale, essa può solamente venir liberata totalmente dalla resina oppure spezzarsi, ma non ne può venire asportata una parte solamente generando una sezione ellittica come sarebbe possibile a livello teorico sezionando una fibra in corrispondenza di un suo tratto curvo.

A differenza della prima lavorazione, la seconda lavorazione poststampaggio non è estesa su tutta la superficie della regione trattata. Al contrario, la seconda lavorazione prevede l’asportazione del materiale composito secondo almeno una scanalatura.

Nella presente descrizione e nelle rivendicazioni allegate, con “scanalatura" si intende indicare un incavo di limitata profondità e larghezza, e di un certo sviluppo in lunghezza.

Preferibilmente, l’asportazione del materiale composito avviene secondo una configurazione di scanalature, vale a dire una pluralità di scanalature discrete all’interno della superficie della regione trattata.

Per “scanalature discrete", si intende indicare che la distanza minima tra due scanalature adiacenti è di almeno un ordine di grandezza superiore alla larghezza di una singola scanalatura.

Preferibilmente, quando la zona di frenatura 42, 44, 54 è anulare o comprende settori di corona circolare, la pluralità di scanalature discrete comprende scanalature rettilinee estese in direzione radiale rispetto alla zona di frenatura 42, 44, 54.

In alternativa alle scanalature estese in direzione radiale, può essere prevista una diversa configurazione di scanalature, in particolare studiata per favorire l’allontanamento dell’acqua dalla zona di frenatura 42, 44, 54 per forza centrifuga durante il rallentamento e la frenata.

Ad esempio, la configurazione di scanalature può comprendere scanalature rettilinee estese in direzione non radiale e/o scanalature curvilinee e/o scanalature concentriche e/o scanalature ondulate.

La pluralità di scanalature discrete può avere o non avere una certa simmetria rotatoria. Con “simmetria rotatoria" si intende indicare che esiste almeno una rotazione intorno ad un asse che lascia invariata la disposizione complessiva delle scanalature. Nel caso di zona di frenatura 42, 44, 54 anulare, le scanalature possono essere distribuite equamente, distribuite in maniera periodica o distribuite in maniera aperiodica lungo la direzione circonferenziale.

In alternativa, nella seconda lavorazione può essere vantaggiosamente formata una scanalatura a forma di spirale, analoga a quella descritta nel contesto di cerchi metallici nella domanda di brevetto EP 15164190.9 (ed equivalente US 14/692,268) ancora segreta alla data di primo deposito della presente domanda.

Nel seguito della presente descrizione e nelle successive rivendicazioni, l’espressione “scanalatura a forma di spirale" è utilizzata per indicare genericamente sia una incisione estesa senza interruzioni lungo un percorso elicoidale (in tal caso si utilizzerà l’espressione “unica scanalatura continua”) sia una pluralità di scanalature (o spezzoni di scanalatura) che si susseguono lungo un percorso elicoidale intervallati da porzioni di superficie privi di scanalature.

La FIG. 12 è una rappresentazione schematica di una configurazione di scanalature esemplificativa realizzata con la seconda lavorazione poststampaggio.

La configurazione di scanalature comprende una pluralità di scanalature 210 estese in direzione radiale in una zona di frenatura 42, 44, 54 di forma anulare o comprendente settori una di corona circolare - della quale è mostrato in ogni caso solamente un tratto; la curvatura è esagerata ai fini illustrativi e la figura non è in scala.

Ciascuna scanalatura 210 presenta una larghezza L1, una lunghezza L2 e una profondità P.

Scanalature 210 consecutive sono distanziate di una distanza media D. La distanza angolare tra scanalature consecutive, trascurando la larghezza delle scanalature, è indicata con A.

Con H è indicata una altezza della zona di frenatura 42, 44, 54 in direzione radiale.

La larghezza L1 delle scanalature 210 è minore della lunghezza L2, di almeno un ordine di grandezza.

La profondità P è preferibilmente minore della larghezza L1 , più preferibilmente di almeno un ordine di grandezza.

La lunghezza L2 è preferibilmente paragonabile, più preferibilmente uguale, come mostrato, alla altezza radiale H della zona di frenatura 42, 44, 54.

La distanza D tra le scanalature 210 e il passo angolare A sono ovviamente funzione inversa del numero di scanalature 210.

Il numero complessivo di scanalature è indicato con N.

Trascurando la larghezza delle scanalature 210, vale la relazione A = 3607N.

I valori per le grandezze sopra riportate sono scelti preferibilmente in maniera tale che le fibre strutturali recise rappresentino non più del 9%, preferibilmente circa il 5% della superficie della zona di frenatura 42, 44, 54. Si deve sottolineare che le scanalature 210 non sono un indicatore di usura. Infatti, l’utilizzo di scanalature o incavi quali indicatori di usura è noto, ma è tipicamente limitato a un’unica posizione angolare lungo una zona di frenatura anulare. Inoltre, tipicamente in tal caso si utilizzano dei materiali tali da generare un contrasto cromatico tra il fondo della scanalatura o incavo indicatore di usura e la superficie nella zona di frenatura circostante, il che non è nel caso delle scanalature 210.

La sezione ortogonale delle scanalature 210 può essere rettangolare come mostrato, arrotondata, triangolare o di altra forma.

Nel caso in cui siano trattate entrambe le zone di frenatura 42, 44, 54, la configurazione di scanalature può essere diversa tra l’una e l’altra, ad esempio per contenere la rumorosità complessiva.

La FIG. 13 è una rappresentazione schematica di un’altra configurazione di scanalature esemplificativa realizzata con la seconda lavorazione poststampaggio.

La configurazione di scanalature comprende una pluralità di scanalature 212 curve, aventi una componente circonferenziale oltre ad una componente radiale. Le due componenti circonferenziale e radiale sono comparabili, per cui le scanalature si estendono a circa 45° rispetto alla direzione radiale. Anche in questo caso la curvatura della zona di frenatura 42, 44, 54 è esagerata ai fini illustrativi e la figura non è in scala.

La FIG. 14 è un’immagine ingrandita di una porzione di un cerchio di bicicletta 14 in materiale composito comprendente fibra di carbonio in una matrice di resina termoindurente, ove sono visibili una zona di frenatura 42, 44 e una zona limitrofa 56. La zona di frenatura 42, 44 presenta una quantità media di resina residua in superficie - vale a dire che è stata sottoposta a un grado di asportazione medio della resina nella prima lavorazione post-stampaggio - e presenta una configurazione di scanalature conforme alla FIG. 12 con valori prescelti di distanza D, passo angolare A e larghezza L1.

La FIG. 15 è un’immagine analoga a quella della FIG. 14, in cui la configurazione di scanalature è conforme alla FIG. 12, ma con una distanza D e un passo angolare A minori e una larghezza L1 minore.

In altre parole, nella FIG. 14 sono presenti, comparativamente, poche scanalature 210 larghe, mentre nella FIG. 15 sono presenti, comparativamente, tante scanalature 210 strette.

La Richiedente ha testato le prestazioni di frenata su N’asciutto e sul bagnato di cerchi di ruota sottoposti anche alla seconda lavorazione sopra esposta e ha riscontrato quanto segue. Sono stati eseguiti anche in questo caso due cicli di svariate decine di frenate ciascuno, misurando il tempo medio di frenata; tra un ciclo e il successivo è stata simulata una condizione di uso di un migliaio di chilometri circa.

L'usura del pattino del freno non viene variata sensibilmente dalla presenza delle scanalature, rispetto ai cerchi sottoposti solamente alla prima lavorazione con lo stesso grado di asportazione della resina. Questo è conforme alle aspettative dato che le scanalature non variano sostanzialmente la rugosità superficiale media.

Anche le prestazioni di frenata sull’asciutto si mantengono sostanzialmente inalterate rispetto ai cerchi sottoposti solamente alla prima lavorazione con lo stesso grado di asportazione della resina, pur essendovi un trascurabile peggioramento medio. Anche questo comportamento è conforme alle aspettative dato che la rugosità superficiale media è sostanzialmente inalterata.

Vantaggiosamente, è risultato che la seconda lavorazione poststampaggio consente di ottenere tempi di frenata sul bagnato del tutto accettabili già con un grado di asportazione del materiale polimerico medio o addirittura basso durante la prima lavorazione post-stampaggio.

È emerso che, fissato un tasso complessivo di fibre recise, si ottengono prestazioni complessivamente migliori quando la configurazione di scanalature 210 comprende tante scanalature più strette (come ad esempio in FIG. 15) che non quando comprende poche scanalature più larghe (come ad esempio in FIG. 14).

Vantaggiosamente, peraltro, le scanalature 210 diminuiscono notevolmente, se non fanno addirittura scomparire, la rumorosità della frenata.

Dal punto di vista della rumorosità, scanalature estese secondo una direzione avente una componente circonferenziale maggiore di o paragonabile a una componente radiale - quali ad esempio le scanalature 212 di FIG. 13 - possono risultare preferibili rispetto a scanalature estese secondo una direzione avente una componente radiale maggiore di una componente circonferenziale.

Complessivamente, la previsione della seconda lavorazione e delle scanalature 210, 212 consente di ottenere prestazioni comparabili contenendo il grado di asportazione della resina della prima lavorazione. Di conseguenza, risulta possibile ottenere una zona di frenatura efficace, più stabile e meglio isolata grazie alla presenza di una quantità maggiore di resina residua in superficie.

Per confronto, sono state testate anche le prestazioni di frenata suH’asciutto e sul bagnato di cerchi di ruota realizzati con lo stesso materiale composito e sottoposti, dopo lo stampaggio, ad una lavorazione di “diamantatura", vale a dire di asportazione dello strato superficiale con un utensile di durezza paragonabile a quella di un diamante. Con tale lavorazione, diversamente dalla lavorazione secondo l’invenzione, avvengono contemporaneamente l’asportazione della fibra strutturale e del materiale polimerico su tutta la zona lavorata, per cui la superficie lavorata rimane sostanzialmente piana e liscia. Non viene generata una superficie tridimensionale, come nel caso dell’invenzione ove invece affiorano le fibre strutturali.

Dal confronto è risultato vantaggiosamente che la lavorazione secondo l’invenzione migliora le prestazioni di frenata sul bagnato.

Inoltre, le prestazioni di frenata sul bagnato di cerchi realizzati secondo l’invenzione subiscono un degrado sensibilmente inferiore rispetto ai cerchi diamantati. A questo proposito, la Richiedente ha riscontrato che i tempi di frenata sul bagnato dei cerchi diamantati arrivano addirittura a raddoppiare dopo un uso simulato di soli 1000 km circa.

Sull’ asciutto, le prestazioni dei cerchi realizzati secondo l’invenzione e dei cerchi diamantati sono paragonabili.

Vale la pena di sottolineare che è possibile anche invertire l’ordine di esecuzione delle due lavorazioni. Se da un lato questo comporta un allungamento dei tempi complessivi di lavorazione e un aumento della potenza utilizzata in quanto vi è un doppio passaggio in corrispondenza delle scanalature, dall’altro lato ne possono risultare dei bordi meno netti delle scanalature realizzate nella seconda lavorazione, con conseguente minor usura del corpo frenante. É anche possibile realizzare le due lavorazioni allo stesso tempo.

Preferibilmente, dopo la lavorazione post-stampaggio è prevista una fase di pulizia della zona di frenatura dai residui di fibra strutturale e di materiale polimerico generati durante l'ablazione. Tale fase di pulizia può essere semplicemente eseguita con più passaggi di uno straccio imbevuto nell’acetone.

Preferibilmente, l’asportazione selettiva del materiale polimerico nella prima lavorazione post- stampaggio e/o la formazione delle scanalature nella seconda lavorazione post-stampaggio, avvengono per pirolisi, vale a dire per decomposizione con mezzi termici.

In linea di principio è possibile utilizzare anche mezzi chimici per l’asportazione selettiva del materiale polimerico nella prima lavorazione post-stampaggio.

Preferibilmente la pirolisi avviene tramite un fascio ad alta energia.

Preferibilmente, la pirolisi avviene tramite un fascio ad alta energia ad emissione pulsata.

Preferibilmente, la pirolisi avviene tramite un fascio laser.

Più preferibilmente, la pirolisi avviene tramite un fascio laser nel vicino infrarosso (NIR), come ad esempio avente una lunghezza d’onda di 1064 nanometri. È peraltro possibile utilizzare anche un fascio laser nel verde o nell’ultravioletto o nell’infrarosso non vicino, ad esempio. L’utilizzo di un laser nell’ultravioletto presenta il vantaggio di non causare alcun ingiallimento del materiale polimerico, ma in generale comporta costi aumentati di macchinario e tempi di lavorazione anche doppi rispetto a un laser NIR.

Poiché il materiale polimerico presenta una minor resistenza alla pirolisi rispetto alla fibra strutturale, è sufficiente regolare l’apporto termico dal fascio ad alta energia in maniera tale che nella prima lavorazione poststampaggio esso sia comparativamente basso così che avvenga solamente la ablazione o decomposizione del materiale polimerico, mentre nella seconda lavorazione post-stampaggio esso sia comparativamente alto così che avvenga anche la ablazione o decomposizione della fibra strutturale.

Per la regolazione dell'apporto termico, sia durante la prima lavorazione per regolare il grado di asportazione del materiale polimerico, sia nel passaggio tra la prima e la seconda lavorazione, è possibile regolare la potenza e/o la lunghezza focale e/o la frequenza di emissione degli impulsi e/o la velocità di scansione del fascio ad alta energia.

L'utilizzo di una stessa sorgente per entrambe le lavorazioni offre notevoli vantaggi in termini di costo dell’attrezzatura, di setup di un’unica stazione e di personale necessario. Infatti il componente di ruota non deve essere movimentato da una stazione di lavorazione ad un’altra, essendo sufficiente variare i parametri di funzionamento della sorgente tra la prima e la seconda lavorazione.

Una configurazione esemplificativa di un fascio laser adeguato per la realizzazione della prima lavorazione post-stampaggio è la seguente:

· Lunghezza d’onda: 1064 nm

• Potenza nominale : 20 W

• Potenza effettiva: 100%

• Lunghezza focale: 254 mm

• Frequenza di emissione degli impulsi: 25 kHz

· Velocità di scansione: 1500-4000 mm/s

• Spaziatura tra una linea di scansione e la successiva: 0.05-0.075 mm

Questa configurazione consente, tra l’altro, di contenere a livelli accettabili la variazione cromatica della resina verso il colore giallo/bruno.

Come detto sopra, per aumentare il grado di asportazione della resina, è possibile aumentare la potenza e/o aumentare il numero di scansioni e/o diminuire la spaziatura tra le linee di scansione.

Per la realizzazione della seconda lavorazione post-stampaggio è possibile ad esempio utilizzare la medesima configurazione, ma con una velocità di scansione inferiore di almeno un ordine di grandezza, così che la potenza fornita per unità di superficie aumenti ad un livello tale da essere in grado di degradare anche la fibra strutturale; ad esempio:

• Velocità di scansione: 400 mm/s

Preferibilmente, per entrambe le lavorazioni la direzione di scansione del fascio laser sulla regione da trattare è nella direzione che consente la corsa minima del fascio laser. Questo consente di minimizzare i tempi di lavorazione e di avere un movimento relativo tra zona di frenatura e sorgente più controllabile. Nella seconda lavorazione (realizzazione delle scanalature), pertanto, la direzione di scansione preferita è quella della larghezza L1 delle scanalature.

Ad esempio, nel caso della configurazione preferita di zona di frenatura anulare e scanalature estese in direzione radiale, la scansione del fascio laser avviene in direzione radiale nella prima lavorazione (lavorazione dell’intera pista di frenatura o di una o più sue regioni, ad esempio settori di corona circolare) e in direzione circonferenziale nella seconda lavorazione (realizzazione delle scanalature).

Tramite un fascio ad alta energia è anche possibile realizzare le due lavorazioni post-stampaggio allo stesso tempo, ad esempio variando i tempi di scansione in modo che il fascio si soffermi per più tempo dove deve asportare la fibra strutturale.

In alternativa a un fascio laser, per la prima lavorazione post-stampaggio è possibile utilizzare un getto di plasma atmosferico. In tal caso, la lavorazione è molto omogenea e non sono visibili le linee di scansione che sono invece visibili nel caso di laser. Per contro, i costi sono maggiori e la sorgente mal si adatta, se si adatta, alla seconda lavorazione.

La sorgente del fascio ad alta energia è vantaggiosamente una macchina a controllo numerico tramite elaboratore (CNC - computer numerical control).

In una forma di realizzazione, viene utilizzata una macchina avente un mandrino motorizzato per mettere in rotazione il componente di ruota.

La precedente è una descrizione di varie forme di realizzazione di aspetti inventivi, ed ulteriori modifiche possono essere apportate senza fuoriuscire dalla portata della presente invenzione. La forma e/o la dimensione e/o la posizione e/o l'orientamento dei vari componenti possono essere variati. Le funzioni di un componente possono essere eseguite da due o più componenti e viceversa. Componenti mostrati direttamente connessi o in contatto possono avere strutture intermedie disposte tra di loro. I dettagli mostrati in una figura e/o descritti con riferimento a una figura o a una forma di realizzazione si possono applicare in altre figure o forme di realizzazione. Non tutti i dettagli mostrati in una figura o descritti nello stesso contesto devono essere necessariamente presenti in una stessa forma di realizzazione. Caratteristiche o aspetti che risultino innovativi rispetto alla tecnica nota, da soli o in combinazione con altre caratteristiche, sono da considerare descritti di per sé, indipendentemente da quanto esplicitamente descritto come innovativo.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per fabbricare un componente di ruota di bicicletta, comprendente le fasi di: a) prevedere un componente (10, 10A, 50) di ruota di bicicletta avente almeno una zona di frenatura (42, 44, 54) configurata per cooperare con un corpo frenante (102, 116), la quale zona di frenatura è realizzata per stampaggio di materiale composito comprendente fibre strutturali (202, 204) incorporate in un materiale polimerico (200) e b) effettuare una lavorazione post-stampaggio di almeno una regione di detta almeno una zona di frenatura (42, 44, 54), comprendente le fasi di: b1) asportare solo materiale polimerico (200), senza asportazione della fibra strutturale (202, 204) dall’intera regione cosi che la fibra strutturale (202, 204) affiori almeno in parte dal materiale polimerico (200) e b2) asportare la fibra strutturale (202, 204) ed eventualmente il materiale polimerico (200) secondo almeno una scanalatura (210, 212) entro la regione.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui la fase b2) avviene secondo una configurazione di scanalature (210, 212).
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, o 2, in cui la fase b2) è successiva alla fase b1).
4. 4. Procedimento secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase b1) e/o la fase b2) sono realizzate per pirolisi tramite un fascio laser nel vicino infrarosso.
5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 4, in cui la fase b1) e la fase b2) sono realizzate per pirolisi tramite fasci laser emessi da una stessa sorgente laser, variando almeno una tra: la potenza emessa, la frequenza di emissione degli impulsi nel caso di sorgente pulsata, il numero di scansioni della regione, la spaziatura tra linee di scansione.
6. 6. Procedimento secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui nella fase b1) viene asportato almeno il 60% di materiale polimerico (200).
7. 7. Procedimento secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase b2) viene effettuata in modo tale che le fibre strutturali (202, 204) recise rappresentino non più del 9%, preferibilmente circa il 5% della superficie della zona di frenatura (42, 44, 54).
8. 8. Componente (10, 10A, 50) di ruota di bicicletta avente almeno una zona di frenatura (42, 44, 54) configurata per cooperare con un corpo frenante (102, 116), la quale zona di frenatura (42, 44, 54) è realizzata sostanzialmente in materiale composito comprendente fibre strutturali (202, 204) incorporate in un materiale polimerico (200), caratterizzato dal fatto che - in almeno una regione di detta almeno una zona di frenatura (42, 44, 54), la fibra strutturale (202, 204) affiora almeno in parte dal materiale polimerico (200) e - detta almeno una regione di detta almeno una zona di frenatura (42, 44, 54) comprende almeno una scanalatura (210, 212) attraverso la fibra strutturale (202, 204) ed eventualmente il materiale polimerico (200) del materiale composito.
9. 9. Componente (10, 10A, 50) di ruota di bicicletta secondo la rivendicazione 8, in cui detta almeno una regione di detta almeno una zona di frenatura (42, 44, 54) comprende, in uno strato superficiale, una quantità di materiale polimerico inferiore e una quantità di fibra strutturale sostanzialmente uguale a una zona limitrofa (56) di detta almeno una regione di detta almeno una zona di frenatura (42, 44, 54).
10. 10. Componente (10, 10A, 50) di ruota di bicicletta secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui detta almeno una regione di detta almeno una zona di frenatura (42, 44, 54) comprende, in uno strato superficiale, una quantità di materiale polimerico inferiore al 40% rispetto al quantitativo di materiale polimerico presente in una zona limitrofa (56).
11. 11. Componente (10, 10A, 50) di ruota di bicicletta secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui in corrispondenza di detta almeno una scanalatura (210, 212), la fibra strutturale (202, 204) è recisa.
12. 12. Componente (10, 10A, 50) di ruota di bicicletta secondo la rivendicazione 11, in cui le fibre strutturali recise rappresentano non più del 9%, preferibilmente circa il 5% della superficie della zona di frenatura (42, 44, 54).
13. 13. Componente (10, 10A, 50) di ruota di bicicletta secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta almeno una scanalatura (210, 212) comprende una configurazione di scanalature (210, 212).
14. 14. Componente (10, 10A, 50) di ruota di bicicletta secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il componente di ruota è scelto tra un cerchio (14) di una ruota a raggi (10, 10A), un cerchio o una porzione periferica di una ruota lenticolare, un cerchio o una porzione periferica di una ruota a razze, detta almeno una zona di frenatura essendo in tali casi almeno una pista di frenatura (42, 44) estesa anularmente per cooperare con un pattino (102) di un freno a cerchio (100); e un disco (50) di un freno a disco (110), detta almeno una zona di frenatura essendo in tal caso almeno una pista di frenatura (54) estesa anularmente per cooperare con una pastiglia (116) di un freno a disco (110).
15. 15. Componente (10, 10A, 50) di ruota di bicicletta secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui, almeno in corrispondenza di detta almeno una zona di frenatura (42, 44, 54), il materiale composito presenta un contenuto di fibra (Fiber areal weight - FAW - peso superficiale di fibra) (202, 204) in uno strato superficiale inferiore a un contenuto di fibra in uno strato non superficiale.
16. 16. Preferibilmente, almeno in corrispondenza di detta almeno una zona di frenatura (42, 44, 54), il materiale composito presenta un contenuto di fibra (Fiber areal weight - FAW - peso superficiale di fibra) (202, 204) in uno strato superficiale pari a 100g/m2 o inferiore.