MXPA06007855A - Ruedas de estructura unitaria y metodo para hacer las mismas. - Google Patents

Abstract

Esta invencion se refiere a una rueda de acero unitaria asi como a un aparato y metodo para producir una rueda de acero unitaria. La rueda unitaria comprende componentes de rin y disco. En una modalidad, la rueda unitaria comprende ademas un alojamiento de talones de aproximadamente 5?? de conicidad para rines planos o de canal semi-profundo, producido a partir de una pieza de acero generalmente circular. La pieza tiene de preferencia un orificio central de tamano predeterminado. En una primera etapa, la pieza se coloca inicialmente en una maquina de centrifugado para formar porciones de disco y rin de un perfil y forma predeterminados. La preforma se centrifuga mas y se forma por flujo en la maquina de centrifugado, para formar una cuenta o canaleta, un hueco o pozo, un alojamiento de talones y/o una brida fija. La preforma es despues centrifugada hacia adelante y hacia atras para formar el perfil y forma finales de la cuneta o canaleta, hueco o pozo, alojamiento de talones y/o brida fija.

Description

RUEDAS DE ESTRUCTURA UNITARIA Y MÉTODO PARA HACER LAS MISMAS Campo de la invención Esta invención se refiere generalmente a ruedas y particularmente a ruedas usadas con vehículos . En particular, esta invención se refiere a ruedas de acero y, más particularmente, a ruedas de acero que tienen alojamientos de talones de aproximadamente 5o de conicidad en riñes planos o de canal semi-profundo. Estas ruedas pueden usarse con cualquier tipo de vehículo, incluyendo, pero no limitados a vehículos comerciales. Esta invención se refiere además a un método para fabricar la rueda de esta invención.

Antecedentes de la invención Las descripciones de ruedas que tienen alojamientos de talones de aproximadamente 5o de conicidad y perfil (en donde está implicado el contacto con el neumático) generalmente se detallan en normas, manuales y referencias internacionales de neumáticos y riñes tales como ETRTO, T&RA, y JATMA. Estas especificaciones son generalmente aplicables a todos los tipos de riñes de alojamiento de talones de 5o tales como las ruedas de canal semi-profundo, base plana, así como otros tipos de ruedas . Las ruedas de esta configuración típicamente reciben neumáticos que tienen tubos internos. Estas ruedas también se pueden usar con neumáticos tipo sin tubo en donde un sello adecuado se crea entre el neumático y REF.: 174287 la rueda (como lo recomienda el fabricante de neumáticos) . Además, brida o bridas removibles - adecuadas (como lo recomienda el fabricante de la rueda) en el extremo/extremos del rin también pueden incorporarse en estas ruedas . Típicamente, una rueda de acero laminado fabricada que tiene un alojamiento de talones de 5o de conicidad de riñes planos o de canal semi-profundo para un vehículo se fabrica a partir de más de un componente. Por ejemplo, la periferia interior de un. componente separado del rin puede ser soldada o fijada de otra manera a un componente de disco central separado hecho también de acero laminado. Los montajes de neumático sobre la periferia exterior del rin soportados por el disco central proporcionan un medio para unir a mazas de eje el tambor de freno otras partes asociadas del vehículo. Con esta estructura de rueda es importante que el rin y el disco, en su relación ensamblada, aseguren (con tolerancias aceptables) la redondez del rin y una alineación axial precisa del rin con respecto al disco. Las desviaciones en la redondez del rin y la alineación axial son conocidas como desviaciones "radiales" y "axiales" , respectivamente. A este respecto, los fabricantes de vehículos establecen tolerancias y especificaciones de desviación extremadamente rígidas . Cuando la rueda se fabrica mediante métodos convencionales, el rin y los discos normalmente se fabrican como componentes separados . Estos dos componentes son después ensamblados juntos en una prensa o en una instalación. El disco es fijado en su brida periférica exterior a la periferia interior del rin mediante soldadura (u otro método adecuado) para formar el ensamble de rueda completo. Cuando se utiliza el método convencional de hacer los riñes usando un arillo soldado a tope hecho a partir de una tira de secciones o placas de acero laminadas en caliente, mantener las tolerancias aceptables en la redondez del arillo del rin es extremadamente difícil debido a la deformación o retorcimiento localizado en la región de la unión soldada a tope y al resorteo de retorno no uniforme durante la operación de calibración del diámetro del rin. Asimismo, mantener un control dimensional preciso al hacer "el disco también es difícil debido a las inconsistencias en la formación con prensa en frío ocasionadas por variaciones en las dimensiones del disco y otras propiedades del material base para el disco. Más aún, una distorsión sustancial encontrada durante la soldadura del disco y el rin requiere de etapas correctivas adicionales y costosas en el proceso de fabricación para asegurar que la alineación axial se mantenga dentro de límites aceptables. Una vez que esta distorsión ha ocurrido, generalmente no puede ser corregida completamente. Además, el ensamble soldado no lleva fácilmente asimismo a un riguroso balanceo y centrado de la configuración de rueda convencional . Un desplazamiento en la alineación ' axial y la deformación o retorcimiento localizado en el rin en la región de la unión soldada a tope se sabe que produce primeras armónicas mientras el vehículo está circulando, causando así vibración y alto ruido. El desplazamiento axial entre el disco y el rin también produce un desequilibrio de la rueda ocasionando alteraciones al vehículo, bamboleo, vibración y agitación. Además, cuando las ruedas convencionales han sido corridas con sobrecargas de prueba para inducir- fallas, fatiga y grietas comúnmente han ocurrido en el centro del disco en donde el disco es unido a su eje de soporte, y en " las soldaduras que unen el rin al disco. Otro problema encontrado con el diseño- de rueda convencional es la limitación en el tamaño del tambor de freno usado con la rueda convencional . Esta limitación se debe a que la porción periférica del disco es ensamblada bajo el rin, restringiendo así el espacio disponible para recibir un tambor de freno de tamaño más grande . Los vehículos actuales portan más carga a velocidades más altas. Desde la perspectiva de seguridad, es deseable proporcionar una mayor área en la rueda para recibir componentes de frenado para un mejor desempeño de frenado. Además, se conoce bien que las ruedas no sólo son críticas para la seguridad en el uso de un vehículo automotor, sino que también son una masa no amortiguada que tiene un efecto pronunciado en la estabilidad del vehículo y en la comodidad de conducción.

Sin embargo, hasta la fecha, las estructuras y métodos de ensamble de ruedas convencionales no han resuelto los aspectos anteriores. Así, una estructura de rueda unitaria (también referida en la presente como de "una pieza") que comprende porciones de rin y disco formadas a partir de la pieza individual o unitaria sustancialmente contigua de material de substrato, tal como acero, y un método para hacer "esta rueda, podrían resolver las deficiencias encontradas en las estructuras de ruedas convencionales descritas arriba. Además, un ensamble unitario de rin y disco para ruedas que comprende acero de bajo contenido de carbono y alta resistencia podría llevar a una reducción en el peso y facilitaría el balanceo y centrado de la rueda. Así, un ensamble unitario de rin y disco para ruedas, y particularmente un ensamble de rueda que comprende un alojamiento de talones de 5o de conicidad de riñes planos o de canal semi-profundo, proporcionaría beneficios técnicos y económicos mejorados toda vez que la estructura unitaria lleva a su vez a una producción en masa económica, resistencia mejorada, consistencia en dimensiones y vibración dentro de tolerancias establecidas, así como a otras características mejoradas.

Breve descripción de la invención La presente invención se refiere a una rueda de acero de estructura sustancialmente unitaria. La rueda comprende una porción de disco y una porción de rin sustancialmente contigua con la porción de disco, en donde la rueda tiene una estructura sustancialmente unitaria. La invención se refiere también a un aparato y método para producir ruedas de acero unitarias. Más específicamente, la invención se refiere a un método para fabricar una rueda de acero que comprende las etapas de formar una porción de disco, y formar una porción de rin, en donde la porción de rin es sustancialmente contigua con la porción de disco y en donde la rueda tiene una estructura sustancialmente unitaria. En una modalidad de la invención, la rueda de acero unitaria de esta invención comprende además una rueda que tiene un alojamiento de talones de 5o de conicidad de rin plano o de canal semi-profundo. Esta estructura lleva a su vez particularmente bien a la producción en masa y proporciona ruedas que satisfacen los requerimientos mencionados arriba. Un ensamble unitario de rin y disco para ruedas, y particularmente un ensamble que incluye un alojamiento de talones de 5o de conicidad de riñes planos o de canal semi-profundo, requiere de menos material para construirse y es sustancialmente más simple de fabricar porque no hay partes que ensamblar y no se requiere de soldadura u otras etapas para alinear o fijar componentes separados. Sin embargo, en algunas modalidades de esta invención, podría ser deseable incorporar algunos componentes ensamblados que requieran de alineación o fijación. Sin importar la modalidad construida, sin embargo, se logran ahorros en costos con el presente método para hacer la rueda de la invención. Pasando ahora a una modalidad de la invención que comprende una rueda unitaria que comprende un ens'amble de rin y disco que tiene un alojamiento de talones de 5o de conicidad de rin plano o de canal semi-profundo, la estructura de rueda consiste en una pieza típicamente sustancialmente circular y sustancialmente contigua formada a partir de un material de acero laminado de espesor predeterminado y sustancialmente uniforme. La pieza tiene de preferencia un orificio central de tamaño predeterminado formado en la misma o perforado de otra manera a través de la misma. La pieza es preformada en una máquina de centrifugado hasta un perfil y forma cilindrica predeterminados. La pieza preformada es centrifugada más y formada por flujo en la máquina de centrifugado, en donde la preforma es colocada entre un rodillo exterior y un mandril interior, y mantenida contra una placa de sujeción. El mandril interior comprende una superficie externa, la cual se conforma al diámetro interno predeterminado del rin, en donde el rin comprende una porción de cuneta o canaleta, un hueco o pozo, un alojamiento de talones de neumático y brida fija. El rodillo exterior comprende una superficie externa, la cual se conforma a la forma y perfil finales de la pared de la canaleta. La porción cilindrica periférica de la preforma es después centrifugada contra la superficie externa del mandril interior y la superficie externa del rodillo exterior para desplazar el material en direcciones hacia atrás y hacia adelante para formar el perfil y forma finales de la pared de la canaleta y el perfil y forma predeterminados del hueco o pozo, alojamiento de talón y brida fija respectivamente. El rin centrifugado que comprende la cuneta o canaleta, hueco o pozo y alojamiento de talón es centrifugada más y formada por flujo en una máquina centrifugadora, mientras está colocada entre un mandril exterior y una placa de sujeción interior. El mandril exterior comprende una superficie interna que se conforma a la forma final de la brida fija y ángulo de 5o del alojamiento de talones que es centrifugada y formada por flujo contra la superficie interior del mandril exterior por un rodillo formador de forma predeterminada para crear la forma final de la brida fija y alojamiento de talones de 5o. Un aspecto de la presente invención es un método de centrifugado y formación por flujo hacia adelante y hacia atrás en frío único para fabricar ensambles de rin y disco para ruedas de acero unitarios para vehículos, y particularmente para ruedas que tengan un alojamiento de talones de 5o de conicidad de estructura de base plana o de canal semi-profundo . Generalmente, se proporciona una pieza de acero circular formada a partir de una lámina de espesor uniforme predeterminado. La pieza tiene de preferencia un orificio central de un tamaño predeterminado que de preferencia se forma o se perfora a través- de la misma. La pieza se coloca en una máquina centrifugadora y es preformada hasta un perfil y forma predeterminados . La preforma es centrifugada más y formada por flujo en la máquina de • centrifugado mientras la preforma está colocada entre un rodillo exterior y un mandril interior y es mantenida contra una placa sujetadora. El mandril interior comprende una superficie externa, la cual se conforma al diámetro interior predeterminado del rin. La porción de rin comprende una porción de cuneta o canaleta, un hueco o pozo, un alojamiento de talones y brida fija. El rodillo exterior comprende una superficie externa que se conforma a la- forma y perfil finales de la pared de la canaleta. La porción periférica de la preforma es después centrifugada hacia atrás y hacia adelante contra la superficie externa del mandril interior y la superficie externa del anillo exterior para formar un perfil y forma predeterminados del hueco o pozo, alojamiento de talones, brida fija, y el perfil y forma finales de la pared de la canaleta respectivamente . El rin centrifugado que comprende la canaleta, hueco o pozo y alojamiento de talones es centrifugado más y formado por flujo en una máquina giratoria, mientras está colocado entre un mandril exterior y una placa sujetadora interior. El mandril exterior comprende una superficie interna, la cual se conforma a la forma final de la brida fija y alojamiento de talones de 5°'. La preforma es después centrifugada y formada por flujo contra la superficie interior del mandril externo por un rodillo formador de forma predeterminada para crear la forma final de la brida fija y alojamiento de talones. En otra modalidad de la invención, la preforma puede ser sometida a operaciones tales en las que el orificio central, orificios de montaje y los orificios de ventilación sean perforados o formados de - otra manera en la rueda hasta un tamaño predeterminado, de preferencia antes del centrifugado hacia atrás y hacia adelante de la preforma. Después de la operación final de perfilado y configuración del rin, el orificio central, orificio de ventilación y/o los orificios de montaje pueden ser maquinados hasta dimensiones predeterminadas' en una máquina de perforación múltiple o mediante otro medio adecuado. Así, la presente invención proporciona un método único y económico para la formación con prensa, centrifugado y formación por flujo de un ensamble unitario de rin y disco para ruedas, y particularmente una rueda que tiene un alojamiento de talones de 5o de conicidad de riñes planos o de canal semi-profundo. La pieza de acero se forma a partir de acero laminado y es centrifugada y formada por flujo en una operación de centrifugado, lo cual reduce los costos de fabricación de los métodos convencionales . La técnica de centrifugado y formación por flujo de esta invención emplea herramientas que tienen superficies de formación simples, lo cual minimiza su costo de fabricación asociado, así como gastos de reparación. La máquina de formación por centrifugado puede programarse fácilmente para crear diferentes formas, por lo que el presente método es especialmente adecuado para hacer diseños de rueda específicos y/o de bajo volumen así como ruedas para vehículos de una pieza para fabricación a granel . Estas y otras ventajas de la invención se entenderán y apreciarán más por aquellos expertos en la técnica mediante referencia a la presente descripción escrita,^ así como a las reivindicaciones y figuras anexas.

Breve descripción de las figuras La invención se hará más fácilmente aparente a partir de la siguiente descripción de las modalidades preferidas de la misma mostrada a manera de ejemplo únicamente, en las figuras adjuntas en donde los números iguales designan partes y características correspondientes en las diferentes vistas, y en las cuales: La figura 1 muestra una vista esquemática seccional de una pieza de disco de acero que tiene un orificio central usada para construir el componente de disco de una rueda soldada que tiene un alojamiento de talones de 5o de conicidad en un rin plano o de canal semi-profundo, de la técnica anterior. La figura 2 muestra una vista esquemática seccional del componente de disco de acero usado para construir una rueda soldada que tiene un alojamiento de talones de 5o de conicidad en un rin plano o de canal semi-profundo de la técnica anterior. La figura 3 muestra una vista esquemática seccional de un componente de disco terminado con orificios de montaje, centrales y de ventilación usados para construir una rueda soldada que tiene un alojamiento de talones de 5o de conicidad en un rin plano o de canal semi-profundo de la técnica anterior. La figura 4 muestra una representación esquemática seccional del arillo soldado formado a partir de una placa plana y usado para construir el componente de rin de acero para una rueda soldada que tiene un alojamiento de talones de 5o de conicidad en un rin plano o de canal semi-profundo de la técnica anterior. La figura 5 muestra una representación esquemática seccional del arillo soldado después del maquinado, este arillo se usa para construir el componente de rin de acero para una rueda soldada que tiene un alojamiento de talones de 5o de conicidad en un rin plano o de canal semi-profundo de la técnica anterior. La figura 6 muestra una representación esquemática seccional del proceso de laminado usado para construir el componente de rin de acero para una rueda soldada que tiene un alojamiento de talones de 5o de conicidad en un rin plano o de canal semi-profundo de la técnica anterior. La figura 7 muestra una representación esquemática seccional de la operación de calibración usada para construir el componente de rin de acero para una rueda soldada que tiene un alojamiento de talones de 5o de conicidad en un rin plano o de canal semi-profundo de la técnica anterior. La figura 8 muestra una representación esquemática seccional del ensamble completado de la rueda de la técnica anterior que tiene un alojamiento de talones de 5o de conicidad en un rin plano o de canal semi-profundo después de que los componentes de disco y rin han sido soldados juntos. La figura 9 muestra una vista seccional de una pieza de disco de acero que tiene un orificio central usada para construir ruedas de estructura unitaria que tienen un alojamiento de talones de 5o de conicidad en un rin plano o de canal semi-profundo de acuerdo con la presente invención. La figura 10 muestra una representación esquemática seccional de la primera etapa del proceso de centrifugado usado para formar las porciones de disco y rin de una rueda de estructura unitaria que tiene un alojamiento de talones de 5o de conicidad en un rin plano o de canal semi-profundo, de acuerdo con la presente invención. La figura 11 muestra una representación seccional esquemática de la rueda centrifugada de la figura 10, en donde orificios de montaje y centrales han sido formados de acuerdo con la presente invención.

La figura 12 muestra una representación seccional esquemática de la rueda centrifugada de la figura 11, en donde se han formado orificios de ventilación de acuerdo con la presente invención. La figura 13 muestra una representación seccional esquemática de la segunda etapa del desplazamiento hacia adelante y hacia atrás de material durante el proceso de centrifugado que continúa el proceso de formación de las porciones de disco y rin de ruedas de estructura unitaria que tienen un alojamiento de talones de 5o de conicidad en un rin plano o de canal semi-profundo de acuerdo con la presente invención. La figura 14 muestra una representación seccional esquemática de la etapa final del proceso de centrifugado que forma sustancialmente el perfil y forma finales del hueco o pozo, alojamiento de talones y brida fija en una rueda de estructura unitaria que tiene un alojamiento de talones de 5o de conicidad en un rin plano o de canal semi-profundo de acuerdo con la presente invención. La figura 15 muestra una representación seccional esquemática del proceso para proporcionar superficies terminadas con máquina a los bordes de brida fija de la figura 14, de acuerdo con la presente invención. La figura 16 muestra vistas en perspectiva y seccionales de la rueda de acero de estructura unitaria que tiene un alojamiento de talones de 5o de conicidad en un rin plano o de canal semi-profundo de acuerdo con la presente invención, la vista perspectiva mostrando una sección removida para ver el perfil transversal .

Descripción detallada de la invención Pasando ahora a las figuras 1 a 8 , se muestra el método convencional de fabricación de una rueda de acero que tiene un alojamiento de talones de 5o de conicidad en un rin plano o de canal semi-profundo. El método requiere que el rin y el disco sean fabricados como componentes separados y luego unidos juntos por medios convencionales tales como soldadura . Las etapas iniciales implicadas en la fabricación de una rueda de acero convencional comprenden formar una pieza circular de espesor predeterminado, formación con prensa y perforación del orificio central,, y particularmente los orificios de montaje y ventilación, como se muestra por ejemplo, en la figura 1, figura 2 y figura 3. El rin se fabrica ya sea mediante el uso de una placa plana de espesor uniforme o usando la placa laminada en caliente y perfilada como la mostrada en la figura 4 y la figura 5. En cada caso, la placa es bobinada en un arillo, soldada a tope, recortada en las uniones y acondicionada. En el caso de una placa plana, el perfil del rin se logra usando operaciones de prensado o centrifugado ya sea en caliente o en frío. Finalmente, los riñes son formados por rodillo y calibrados para el diámetro y precisión de desviación de redondez como se muestra en la figura 6 y la figura 7. Los discos y riñes terminados son después ensamblados en una prensa o una instalación y las uniones se sueldan o unen mediante otros medios después del ensamble como se muestra en la figura 8. Las ruedas se someten posteriormente a etapas de maquinado para maquinar y terminar la ranura de válvula central y orificios centrales, de ventilación y montaje. En contraste con la estructura de rueda mostrada en las figuras 1 a 8, la invención descrita en la presente se refiere a una rueda unitaria hecha de metal, tal como acero (tal como acero de bajo contenido de carbono de la composición de acero HSLA) u otro substrato adecuado, así como al aparato y método para producir una rueda unitaria. La rueda unitaria comprende tanto porciones de rin como de disco. La rueda unitaria es construida a partir de una pieza de acero generalmente circular formada a partir de una lámina de espesor predeterminado y sustancialmente uniforme. Además, la pieza tiene de preferencia un orificio central que tiene un tamaño predeterminado. En una modalidad, el componente de rin comprende además un rin plano o de canal semi-profundo que tiene un alojamiento de talones con una conicidad de aproximadamente 5o. En una etapa de fabricación inicial, la pieza se preforma en una máquina de centrifugado hasta un perfil y forma predeterminados . En una etapa subsecuente, la preforma es centrifugada más y formada por flujo en una máquina de centrifugado, la preforma siendo colocada entre un rodillo exterior y un mandril interior y mantenida contra una placa de sujeción. El mandril interior comprende una superficie externa que se conforma al diámetro interno predeterminado del rin y que comprende, por ejemplo, una porción de cuneta o canaleta, un hueco o pozo, un alojamiento de talones y brida fija. Un rodillo exterior comprende una superficie externa que se conforma a la forma y perfil finales de, por ejemplo, la pared de la canaleta. En etapas subsecuentes adicionales, la porción periférica de la preforma es después centrifugada hacia adelante y hacia atrás contra la superficie externa del mandril interior y la superficie externa del rodillo exterior para formar el perfil y forma finales de la rueda tal como la pared de la canaleta, y el perfil y forma predeterminados de, por ejemplo, el hueco o pozo, alojamiento de talones y brida fija respectivamente, y/u otras porciones deseadas . Etapas de proceso subsecuentes, tales como el maquinado de porciones o componentes particulares, se pueden entonces llevar a cabo para completar el proceso de fabricación. Al pasar ahora a la modalidad de la invención mostrada en las figuras 9 al6, se debe notar que las descripciones mostradas en la presente se hacen con el propósito de ilustrar los principios generales de la presente invención y las modalidades específicamente mencionadas en la presente se ofrecen como modalidades no limitativas de la invención descrita aquí . Una modalidad de la rueda unitaria de esta invención, así como una modalidad del método para hacer la rueda unitaria, se describe en las figuras 9 a 16. Pasando ahora a la figura 16, se muestran vistas en perspectiva y seccionales de la rueda de esta modalidad. La rueda tiene una estructura de una pieza o unitaria y se forma a partir de una sola pieza de material de substrato, tal como acero u otro material adecuado. El substrato tiene un espesor sustancialmente uniforme y normalmente es provisto como un disco sustancialmente redondo que tiene un orificio central a través del mismo y localizado aproximadamente en el centro del disco. La rueda se forma a partir del disco de substrato en la rueda mostrada, rueda que comprende una porción de disco y una porción de rin, porción de rin que es sustancialmente contigua con la porción de disco . La rueda de la figura 16 (con vistas adicionales mostradas en las figuras 9 a 15) comprende además una cuneta o canaleta 1 y una brida 4, cada porción de las cuales se forma a partir del disco de substrato y es colocada en extremos opuestos de la porción de rin como porciones contiguas de la rueda. Además, la cuneta o canaleta 1 también se coloca aproximadamente en el área cerca de donde las porciones de disco y de rin de la rueda se encuentran sobre la porción interior del ensamble de rueda, mientras que la brida 4 es colocada aproximadamente en el borde exterior de la porción de rin. La porción de rin comprende además un hueco o pozo 2 y un alojamiento de talones de neumático 3, cada una de estas porciones también siendo formadas a partir del disco de substrato como elementos contiguos de la porción de rin. La cuneta o canaleta 1 se coloca aproximadamente entre la porción de disco y el hueco o pozo 2, mientras que el alojamiento de talones.3 es colocado aproximadamente entre la brida 4 y el hueco o pozo 2. Además, la rueda de la figura 10 comprende además un orificio central 5, orificios de montaje 6, orificios de ventilación 7 y una ranura u orificio de válvula 8. El orificio central 5 es colocado aproximadamente en el centro de la porción de disco de la rueda. Los orificios de ventilación 7 se colocan aproximadamente cerca del borde exterior de la porción de disco y aproximadamente entre la cuneta o canaleta 1 y los orificios de montaje 6. Los orificios de montaje 6 son colocados aproximadamente entre .el orificio central 5 y los orificios de ventilación 7. Finalmente, una ranura u orificio de válvula 8 es colocado aproximadamente en o cerca del hueco o pozo 2. Un método para fabricar la modalidad de la rueda mostrada en la figura 16, se muestra en las figuras 9 a 15. La figura 9 muestra una vista seccional esquemática del substrato de disco de acero que tiene un orificio central a través del mismo antes de la formación conforme al método de esta invención. La pieza puede tener cualquier tamaño o grosor que permite que la rueda sea configurada hasta las dimensiones deseadas . La figura 10 muestra la primera etapa de fabricación de ruedas de acero de una pieza que tienen un alojamiento de talones de 5o de conicidad en un rin plano o de canal semi-profundo, la cual comprende centrifugar y formar por flujo el substrato de disco de acero de la figura 9. De preferencia, el disco es centrifugado y formado por flujo 'en una forma preformada en una máquina de centrifugado de 4 ejes- CNC o dispositivo similar. De manera más específica, la preforma se mantiene entre el mandril interior MI y la placa de sujeción Cl . Rodillos formadores Rl están montados sobre un deslizador accionado hidráulicamente de la máquina de centrifugado que imparte una presión de laminado sobre ' la porción periférica exterior de la preforma. La presión de centrifugado y laminado reduce el grosor de las porciones de disco y rin mientras crea la forma y perfil cilindricos en la porción de rin de la preforma de acuerdo con ajustes predefinidos en la máquina de centrifugado. La superficie externa del mandril interior MI corresponde a la forma y perfil cilindricos predeterminados del diámetro interno de la porción de rin. Más aún, esta etapa puede comprender una o más pasadas de . rodillos formadores Rl para producir la forma y perfil deseados de la preforma. La figura 11 muestra una vista transversal del orificio central 5 y un orificio de montaje 6, en tanto que la figura 12 muestra una vista transversal del orificio central 5, un orificio de montaje y un orificio de ventilación 7. En una etapa o etapas subsecuentes ilustradas esquemáticamente en las figuras 11 y 12, cada uno de los orificios de montaje 6 y orificios de ventilación 7 se forman en la preforma mediante métodos convencionales tales como por medio de una prensa u otro medio . La figura 13 muestra otra etapa subsecuente más en la que la preforma es sometida a centrifugado hacia adelante y hacia atrás para extender y formar más la porción de rin que comprende la cuneta o canaleta 1, hueco o pozo 2, alojamiento de talones de neumático 3 y brida fija 4 en una forma cilindrica de grosor, diámetro y ancho deseados. Asimismo, durante el centrifugado hacia atrás la porción de rin que comprende la cuneta o canaleta 1 es centrifugada de tal manera que el material sea desplazado en una dirección hacia atrás, también hasta un grosor, diámetro y ancho predeterminados . Más específicamente, la figura 13 describe una etapa subsecuente en la que la preforma de la figura 2 es centrifugada y formada por flujo en una máquina de centrifugado de cuatro ejes CNC o dispositivo similar. La preforma es colocada entre el mandril interior M2 y los rodillos formadores exteriores R2 , y es sujetada antes del centrifugado por la placa sujetadora C2. Los rodillos formadores R2 están montados sobre un deslizador accionado hidráulicamente de la máquina de centrifugado que imparte una presión de laminado sobre la porción periférica exterior de la preforma. La presión de centrifugado y laminado reduce más el grosor de las porciones de disco y rin mientras forma y extiende la forma y perfil cilindricos de la porción de rin hasta un espesor, diámetro y ancho deseados de acuerdo con ajustes predefinidos en la máquina de centrifugado. La superficie externa del mandril interior M2 corresponde a la forma y perfil cilindricos predeterminados del diámetro interno de la porción de rin, mientras que la superficie del mandril de configuración S2 corresponde a una forma y perfil predeterminados de la cuneta o canaleta 1. Rodillos formadores R2 se usan para el centrifugado tanto hacia adelante como hacia atrás para formar más las superficies exteriores de la porción de rin y cuneta o canaleta 1. La figura 14 muestra otra etapa subsecuente de centrifugado y formación que produce sustancialmente el perfil final de las porciones de disco y rin de la rueda. En esta etapa, la preforma de la figura 13 es sometida a un centrifugado y formación adicionales para formar sustancialmente el perfil y forma finales del hueco o pozo 2 , alojamiento de talones de neumático 3 y brida 4 de grosor, diámetro y ancho deseados . De manera más específica, la figura 14 describe una etapa de centrifugado y formación subsecuente en la que la preforma de la figura 13,' que comprende la cuneta o canaleta 1, hueco o pozo 2, alojamiento de talones de 5o y brida fija 4, es centrifugada y formada- en la máquina de centrifugado o dispositivo similar. Antes del centrifugado en esta etapa, la preforma se coloca entre mandriles exteriores S3 , rodillos, formadores R3 y una placa de sujeción interna C3. Los mandriles exteriores S3 cada uno comprenden una superficie interna, la cual se conforma a la forma final de la brida fija 4 y alojamiento de talones de 5o 3. Mandriles exteriores S3 también se localizan sustancialmente adyacentes al hueco o pozo 2, alojamiento de talones de 5o 3 y brida fija 4. Rodillos formadores R3 se montan sobre la máquina de centrifugado CNC por medio de un deslizador accionado hidráulicamente que está opuesto aproximadamente a los mandriles exteriores S3. Una vez colocada, la preforma es después- centrifugada más y formada por flujo en la máquina de centrifugado. Los rodillos formadores R3 imparten una presión de laminado sobre la periferia interior de la porción de rin de la preforma que reduce el grosor y extiende la porción cilindrica de la porción de rin en puntos deseados y forma sustancialmente la forma y perfil finales del hueco o pozo 2, alojamiento de talones de 5o 3 y brida fija hasta el grosor, diámetro y ancho deseados. La figura 15 muestra un corte transversal del perfil de la forma final y la forma de las porciones de disco y rin después de la operación final de perfilado y configurado del rin. Más específicamente, el orificio central 5, orificios de- ventilación 7, orificios de montaje 6 y/o ranura u orificio de válvula 8 pueden maquinarse hasta dimensiones predeterminadas en una máquina -de perforación múltiple o mediante cualquier otro medio adecuado. Además, la brida fija 4 puede ser maquinada para lograr una forma final deseada, esta etapa es de preferencia, pero no necesariamente, llevada a cabo después de que el orificio central 5, orificios de ventilación 7, orificios de montaje 6 y/o ranura u orificio de válvula 8 se maquinan. Generalmente, la invención descrita en la presente comprende un dispositivo, un aparato y - un método para producir una rueda unitaria, que comprende las etapas de proporcionar una pieza de acero sustancialmente circular y centrifugar la pieza hasta un grosor uniforme y tamaño predeterminados. Un orificio central de tamaño predeterminado se forma o se perfora de preferencia a través de la pieza, sustancialmente en el centro de la pieza. La pieza se preforma en una operación de centrifugado, y la preforma es centrifugada más hacia adelante y atrás en una máquina de centrifugado, estando colocada entre un mandril interior, rodillo exterior y una placa sujetadora. El mandril interior tiene una superficie externa, la cual se conforma a la forma cilindrica predeterminada de la cuneta o canaleta, hueco o pozo y brida fija del rin. El rodillo exterior tiene una superficie externa que corresponde al perfil de la cuneta o canaleta. Las porciones periféricas interiores de la preforma centrifugada son centrifugadas y formadas por flujo contra la superficie del mandril interior para crear las formas _ finales del rin, alojamiento de talones, brida y/u otros componentes de la rueda. El método puede comprender además la etapa de formar por centrifugado la porción periférica de la pieza al acoplar la pieza con un rodillo formador para obtener así una reducción de espesor y forma controlados en la porción periférica de la pieza. El método puede incluir además la etapa de centrifugar hacia atrás una sección de la porción periférica de la pieza contra la superficie de configuración de un rodillo colocado externamente para dar la forma final de la cuneta o canaleta del rin. El método puede incluir además la etapa de formar por centrifugado una sección de la porción periférica de la pieza al acoplar la misma con un rodillo de formación para crear la forma final de la forma y dimensión de base del hueco o pozo, y al menos una porción del alojamiento de talones . El método puede incluir además la etapa de formar por centrifugado la porción de alojamiento de talones de la sección interna de la pieza contra la superficie de formación del mandril exterior para crear la forma final de brida fija. El método puede incluir además una etapa en la que la etapa de formación por centrifugado- mencionada primero incluya una pluralidad de pasadas del rodillo formador. El método puede incluir además una etapa en la que después del final de la operación de centrifugado se perforen orificios para birlos en una prensa convencional . El método puede incluir además una etapa en la que después de la perforación de los orificios para birlos, se perforen orificios de ventilación en una prensa convencional. El método también puede incluir la etapa de proporcionar "una pieza de disco de grosor sustancialmente uniforme y construida a partir de una composición de acero HSLA. A lo largo de esta descripción detallada, se hace referencia a las herramientas y troqueles que llevan a cabo las diferentes operaciones de formación. Puede emplearse cualquier medio convencional para llevar a cabo el método de esta invención, incluyendo, pero no limitado a, las herramientas usadas en las operaciones de formación que incluyen aquellas conocidas en las técnicas de estampado/formación de metales, así como aquellas descritas en la presente. Se debe entender que la invención descrita en la presente puede asumir varias modalidades y métodos de fabricación alternativos. También se debe entender que los dispositivos y procesos específicos ilustrados en los dibujos anexos, y descritos en la presente, son simplemente modalidades ejemplares de los conceptos inventivos definidos por las reivindicaciones anexas. Por consiguiente, las dimensiones específicas y otras características físicas que se refieran a las modalidades descritas en la presente no se deben considerar como limitativas. Más aún, ya que numerosas modificaciones y cambios ocurrirán fácilmente para alguien experto en la técnica, no se desea limitar la invención a la estructura y operación exactas mostradas y descritas, y en consecuencia todas las modificaciones y equivalentes adecuados pueden considerarse --como estando dentro del alcance de la invención definido por las siguientes reivindicaciones. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (43)

REIVINDICACIONES • Habiéndose descrito la invención como" antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Una rueda de acero caracterizada porque comprende : una porción de disco y una porción de rin sustancialmente contigua con la porción de disco, en donde la rueda tiene una estructura sustancialmente unitaria .

2. La rueda de acero de conformidad con la reivindicación 1, -caracterizada porque comprende además una porción de cuneta o canaleta que es sustancialmente contigua con la porción de rin.

3. La rueda de acero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende además una porción de hueco o pozo, la cual es sustancialmente contigua con la porción de rin.

4. La rueda de acero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende además una porción de alojamiento de talones cónica, la cual es sustancialmente contigua con la porción de rin.

5. La rueda de acero de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque el alojamiento de talones cónico tiene una conicidad de aproximadamente 5o.

6. La rueda de acero de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque la rueda es de un tipo de base plana o canal semi-profundo.

7. La rueda de acero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende además una porción de brida, la cual es sustancialmente contigua con la porción de rin.

8. La rueda de acero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la porción de disco tiene una abertura central a través de la misma.

9. La rueda de acero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la porción de disco tiene al menos una abertura de montaje a través de la misma.

10. La rueda de acero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la porción de disco tiene al menos una abertura de ventilación a través de la misma.

11. La rueda de acero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la porción de disco tiene al menos una abertura de válvula a través de la misma.

12. La rueda de acero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque es montada sustancialmente a un vehículo.

13. La rueda de acero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende además un neumático montado sustancialmente a la rueda.

14. Un método para fabricar una rueda de acero, caracterizado porque comprende las etapas de: formar una porción de disco y formar una porción de rin, en donde la porción de rin es sustancialmente contigua con la porción de disco y en donde la rueda tiene una estructura sustancialmente unitaria.

15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la rueda se forma a partir de acero de grosor sustancialmente uniforme.

16. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque comprende además la etapa de formar una porción de cuneta o canaleta, en donde la porción de cuneta o canaleta es sustancialmente contigua con la porción de rin.

17. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque comprende además la etapa de formar una porción de hueco o pozo, en donde la porción de hueco o pozo es sustancialmente contigua con la porción de rin.

18. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque comprende además la etapa de formar una porción de brida, en donde la porción de brida es sustancialmente contigua con la porción de rin.

19. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque comprende además la etapa de formar una porción de alojamiento de talones cónica, en donde la porción de alojamiento de talones cónica es sustancialmente contigua con la porción de rin.

20. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el alojamiento de talones cónico se forma con una conicidad de aproximadamente 5o .

21. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la rueda se forma con canal plano o semi-profundo .

22. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque comprende además la etapa de formar una abertura central en la porción de disco.

23. El método de -conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque comprende además la etapa de formar al menos una abertura de montaje en la porción de disco.

24. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque comprende además la etapa de formar al menos una abertura de ventilación en la porción de disco.

25. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque comprende además la . etapa de formar al menos una abertura de válvula en la porción de disco.

26. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque las etapas de formación comprenden al menos un proceso de centrifugado y/o formación por flujo.

27. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el método utiliza una máquina de centrifugado .

28. Una rueda de acero de estructura unitaria caracterizada porque se produce de acuerdo con el método de conformidad con la reivindicación 14.

29. Un método para fabricar un ensamble unitario de rin y disco para ruedas para alojamiento de talones de 5o de conicidad de riñes planos o de canal semi-profundo del tipo que tienen una porción integral de disco y rin con cuneta o canaleta, hueco o pozo, alojamiento de talones de 5o y brida fija, el método caracterizado porque comprende las siguientes etapas: a) proporcionar una pieza generalmente circular; b) la pieza tiene de preferencia un grosor uniforme predeterminado ; c) la pieza está de preferencia dentro de un orificio central perforado hasta un tamaño predeterminado; d) preformar la pieza hasta una forma y tamaño predeterminados, la pieza de preforma es centrifugada y formada por flujo en una máquina de centrifugado CNC, la cual está colocada entre un mandril interior y una placa sujetadora, el mandril tiene una superficie externa de forma cilindrica predeterminada que se conforma a la forma y perfil cilindricos predeterminados de la cuneta o canaleta; e) la preforma centrifugada y formada por flujo hasta una forma y tamaño cilindricos predeterminados se centrifuga más en una máquina de centrifugado CNC para reducir su grosor y en consecuencia incrementar el ancho en la dirección hacia adelante hasta un tamaño predeterminado mientras se mantiene el diámetro interno predeterminado, en donde el hueco o pozo, alojamiento de talones y la brida fija se forman en las operaciones subsecuentes y al mismo tiempo un centrifugado adicional se lleva a cabo en la porción periférica del cilindro para desplazar la porción periférica cilindrica de la preforma en la dirección hacia atrás, contra la superficie externa del mandril interior y la superficie externa del arillo exterior hasta un perfil y forma predeterminados del hueco o pozo, alojamiento de talones, brida fija y el perfil y forma finales de la pared de la canaleta respectivamente; f) la preforma centrifugada comprende un perfil de canaleta terminado, y la porción cilindrica que comprende la forma predeterminada del hueco o pozo, alojamiento de talones y brida fija es centrifugada más y formada por flujo en una máquina de centrifugado, la preforma siendo colocada entre un mandril exterior y una placa sujetadora interior, el mandril exterior que comprende una superficie interna que se conforma a la forma final de la brida fija y al alojamiento de talones con un ángulo de 5o, es centrifugado y formado por flujo contra la superficie interior del mandril exterior mediante un rodillo formador de forma predeterminada para crear la forma final de la brida fija y alojamiento de talones de 5o.

30. El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque se forma por centrifugado la porción periférica e interior de la pieza al acoplar la misma con un rodillo formador para obtener de esta manera una reducción y forma de grosor controlado en la porción periférica e interior de la pieza.

31. El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque el material es desplazado en la dirección hacia atrás durante el centrifugado de una porción de la porción cilindrica periférica de la preforma contra la superficie externa de un rodillo colocado hacia afuera para crear la forma final de la cuneta o canaleta del rin.

32. El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque se forma por centrifugado una sección de la porción periférica de la pieza al acoplar la misma con rodillo formador para crear la forma final de la forma y dimensión de base del hueco, y por lo menos una porción del alojamiento de talones.

33. El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque se forma por centrifugado la sección externa de la pieza contra la superficie de formación del mandril externo para crear la forma final de alojamiento de talones y brida fija.

34. El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque la etapa de formación por centrifugado mencionada primero consiste en una pluralidad de pasadas del rodillo formador.

35. El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque después de la etapa de operación de centrifugado se perforan orificios para birlos en una prensa convencional .

36. El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque después de perforar los orificios para birlos, se perforan orificios de ventilación -en una prensa convencional .

37. El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque la etapa a) consiste en la etapa de proporcionar una pieza de disco con un grosor sustancialmente uniforme de composición de acero de bajo contenido de carbono o de acero HSLA.

38. El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque un arillo soldado a tope de diámetro, ancho y grosor predeterminado también puede usarse en lugar de una pieza.

39. El método de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque el arillo soldado a tope de diámetro, ancho y grosor predeterminado también puede usarse para fabricar la parte de rin sola.

40. Un aparato para fabricar un ensamble integral de rin y disco para ruedas de acero para alojamientos de talones de 5o de conicidad de riñes de base plana o de canal semi-profundo del tipo que tiene una porción integral de disco y rin con cuneta o canaleta, base para hueco o pozo, alojamiento de talones y brida fija, el método caracterizado porque comprende medios para proporcionar un medio de pieza generalmente circular para formar la pieza hasta un grosor uniforme predeterminado, la pieza está de preferencia con un orificio central perforado hasta un tamaño predeterminado, la _ pieza es preformada en una prensa convencional, la pieza de preforma es centrifugada más en una máquina de centrifugado que está colocada entre un mandril que tiene una superficie que se conforma a la forma final de la cuneta o canaleta, hueco o pozo, brida fija del rin y la placa de sujeción, las porciones periféricas e interiores de la pieza son centrifugadas y formadas por flujo contra la superficie del mandril interior o exterior para crear las formas finales de la cuneta o canaleta, hueco o pozo y el alojamiento de talones y brida del rin.

41. Un aparato para fabricar un ensamble integral de rin y disco para ruedas de acero para alojamientos de talones de 5o de conicidad de riñes de base plana o de canal semi-profundo para un vehículo que tiene una porción integral de disco y rin con cuneta o canaleta, base para hueco o pozo, alojamiento de talones y brida fija fabricado mediante el proceso de conformidad con la reivindicación 1.

42. Un ensamble integral de rin y disco para ruedas de acero para alojamientos de talones de 5o de conicidad de riñes de base plana o de canal semi-profundo para un vehículo que tiene una porción integral de disco y rin con cuneta o canaleta, base para hueco o pozo, alojamiento de talones y brida fija, caracterizado porque la máquina de formación por centrifugado se programa para crear formas diferentes.

43. Un método para fabricar un ensamble integral de rin y disco para ruedas de acero para alojamientos de talones de 5o de conicidad de riñes de base plana o de canal semi-profundo para un vehículo caracterizado porque tiene una porción integral de disco y rin con cuneta o canaleta, base para hueco o pozo, alojamiento de talones y brida fija. 4 . Un ensamble integral de rin y disco para ruedas de acero para alojamientos de talones de 5o de conicidad de riñes de base plana o de canal semi-profundo para un vehículo caracterizado porque tiene una porción integral de disco y rin con cuneta o canaleta, base para hueco o pozo, alojamiento de talones y brida fija. 45. Un aparato para fabricar a partir de una pieza de acero una rueda de acero de estructura sustancialmente unitaria que comprende una porción de disco y una porción de rin, el aparato caracterizado porque comprende: a. un marco; to. un componente giratorio que está fijado en forma sustancialmente giratoria al marco y el cual hace girar la pieza; c. un componente de sujeción que mantiene a la pieza de acero en una posición sustancialmente fija en relación al componente giratorio y d. un componente formador, en donde el componente formador forma sustancialmente las porciones de disco y rin en la rueda de acero de estructura unitaria a partir de la pieza de acero . 46. El aparato de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado porque el componente formador forma un hueco en la porción de rin de la rueda unitaria. 47. El aparato de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado porque el componente formador forma una cuneta en la porción de rin de la rueda unitaria. 48. El aparato de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado porque el componente formador forma un alojamiento de talones de neumático en la porción de rin de la rueda unitaria. 49. El aparato de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado porque el componente formador forma un alojamiento de talones de neumático que tiene un ángulo de aproximadamente 5o. 50. El aparato de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado porque el componente formador forma una brida en la porción de rin de la rueda unitaria . 51. El aparato de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado porque el componente formador forma una rueda unitaria que tiene un rin plano o de canal semi-profundo .