PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN DE UNA LLANTA DE RUEDA DE ALEACIÓN LIGERA Y LLANTA DE RUEDA QUE RESULTA DEL MISMO
CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere al campo técnico de ruedas de vehículos y, específicamente, a un procedimiento para fabricar una llanta de rueda de aleación ligera y una llanta de rueda que resulta del procedimiento. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se sabe que el peso de una llanta de rueda influye de manera apreciable en el rendimiento y consumo de combustible del vehiculo en el cual está montada. Para resolver o reducir las desventajas debidas a este problema hay disponibles varios tipos de llantas de ruedas de aleación ligera (por ejemplo, de aluminio) . Las llantas de ruedas de aleación ligera, o llantas de aleación tienen un peso menor que otros tipos de llantas . Típicamente una llanta de rueda de aleación comprende una parte que tiene una forma sustancialmente anular y además comprende un disco de rueda unido a esta parte anular. La parte anular comprende una- región, denominada canal, adecuada para acoplarse a un neumático. Por ejerrplo, el disco de rueda y la parte anular están formados mediante fundición en una sola pieza o alternativamente están hechos mediante fundición como dos piezas separadas unidas a continuación, por ejemplo soldadas, una con otra. Ref.: 175729
El disco de rueda comprende un cubo y una pestaña conectados entre sí por medio de radios y está expuesto hacia el exterior del vehículo automóvil, y así permite obtener un efecto estético de considerable prestigio. Se han propuesto diferentes soluciones en años recientes para reducir el peso de las llantas de aleación. Por ejemplo, se han desarrollado técnicas de aligeramiento que suministran llantas de aleación provistas en su estructura de rebajos o cavidades o huecos aligerantes. Las llantas de este tipo se describen por ejemplo en la patente estadounidense no. 6,135,367 Bl y en la solicitud de patente internacional no. WO 98/47722. La reducción de peso de la llanta de rueda obtenida con estas técnicas aligerantes, aunque es apreciable, conlleva sin embargo a un aumento de la complejidad estructural de la llanta de rueda y a un importante aumento correspondiente en la complejidad del procedimiento de fabricación. Otra posibilidad para aligerar las llantas de ruedas de aleación es producir llantas de aleación que tienen un canal más delgado que las otras regiones de la llanta de rueda. Sin embargo, se ha observado que un canal muy delgado, por las porosidades o microcavidades que se introducen en él optativamente durante la etapa de producción, puede presentar ciertas regiones permeables al aire. Debido a la presencia de estas regiones, puede ocurrir un desinflado no deseado del
neumático instalado en la llanta de rueda. En los procedimientos de fabricación anteriores se ha propuesto, para reducir la posible pérdida de aire a través de la sección del canal, que se proporcione una operación de deposición térmica sobre el canal de un material de alta densidad para sellar toda micro-abertura o pasaje en la sección del canal. Un ejemplo específico de estos procedimientos se describe en la patente estadounidense no
,569,496. Estos procedimientos, sin embargo, tienen una eficiencia limitada y además tienen la desventaja de requerir una limpieza muy meticulosa de la superficie de la llanta de rueda, que debe realizarse antes de la operación de deposición térmica, para asegurar una adhesión uniforme y correcta del material depositado térmicamente sobre ella. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento para fabricar una llanta de rueda de aleación ligera capaz de superar las desventajas del estado de la técnica descrita anteriormente. Este objeto se logra con un procedimiento para la fabricación de una llanta de rueda de aleación ligera como se describe en la primera reivindicación adjunta. Las modalidades preferidas del procedimiento de fabricación según la invención se definen por las reivindicaciones dependientes 2-19.
Un objeto adicional de la presente invención es una llanta de rueda de aleación ligera como la descrita en la reivindicación adjunta 20. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Otras características y ventajas adicionales de la invención se entenderán mejor a partir de la siguiente descripción detallada de una modalidad preferida de ella, que se da como ejemplo no restrictivo con referencia a las figuras adjuntas, en las cuales : la figura 1 muestra una vista en perspectiva de una llanta de rueda de aleación ligera para automóviles ; la figura 2 muestra una vista lateral parcial de un detalle ampliado de la llanta de rueda de la figura 1 ; la figura 3 muestra un diagrama simplificado que enumera una sucesión de operaciones de procesamiento incluidas en un procedimiento de fabricación según la presente invención; la figura 4 muestra una vista de sección parcial de la llanta de rueda de aleación ligera representada en la figura 1 tras salir de una de las operaciones de procesamiento del diagrama de la figura 3 ; y las figuras 5, 6, 7 y 8 muestran una vista de sección parcial de la llanta de rueda representada en la figura 1 durante diferentes modalidades de una de las operaciones de procesamiento del diagrama de la figura 3 . DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En las figuras , los elementos iguales o similares se indican con los mismos números de referencia .
El término "eje de rotación de la llanta de rueda" significa el eje alrededor del cual rota durante el uso. El término "dirección radial" significa una dirección sustancialmente perpendicular al eje de rotación de la llanta de rueda. El término "dirección axial" significa una dirección sustancialmente paralela al eje de rotación de la llanta de rueda. Con referencia específicamente a la figura 1, se ilustra una llanta de rueda de aleación ligera 1 (por ejemplo, de aluminio) , por e emplo del tipo que puede usarse en una rueda de automóvil . La llanta de rueda incluye un disco de rueda 2 y una parte anular o anillo 3. Este último comprende un primer talón 4i o talón interno y un segundo talón 4e o talón externo que se extienden en una dirección sustancialmente radial cada uno a lo largo de una circunferencia respectiva del anillo 3. Los talones 4i y 4e están dispuestos en dos lados axialmente opuestos del anillo 3 y están dispuestos en una posición interna y una externa respectivamente cuando la llanta de rueda 1 se monta en el automóvil . El talón interno
4i y el talón externo 4e del anillo 3 definen un canal de acoplamiento C, para acoplar la llanta de rueda 1 a un neumático, por ejemplo del tipo sin cámara, no representado en la figura 1.
El disco de rueda 2 de la llanta de rueda 1 cerca del talón externo 4e comprende una pestaña 9 que se extiende hacia el interior del anillo 3; la pestaña está orientada hacia el exterior cuando la llanta de rueda se monta en el automóvil y contribuye a definir la apariencia estética de la llanta de rueda 1. Un cubo 10 se usa para conectar la llanta de rueda 1 a un eje del automóvil (no mostrado en la figura) . El disco de rueda 2 además incluye una pluralidad de radios 11 adecuados para conectar el anillo 3 al cubo 10 cerca de la pestaña 9 . Con más detalle, cada radio 11 se extiende de manera sustancialmente radial entre el anillo 3 y el cubo 10. La figura 2 representa en una vista lateral parcial un detalle ampliado de la llanta de rueda de la figura 1. Un primer saliente 5i o saliente interno y un segundo saliente 5e o saliente externo sobresalen de una superficie interna del canal C cerca del talón interno 4i y del talón externo 4e, respectivamente. El saliente interno 5i y el saliente externo 5e comprenden una superficie respectiva activa del canal C, indicada con 6i y 6e, respectivamente. El neumático 2 termina en los talones 7i y 7e que son adecuados para cooperar de manera hermética con las superficies activas respectivas 6i y 6e y los talones respectivos 4i y 4e para anclar el neumático 2 a la llanta de
rueda 1, y así mantener la presión de inflado correcta del mismo (incluso sin usar una cámara) . Aunque se ha descrito un ejemplo específico de la llanta de rueda 1 con referencia a la figura 1, las consideraciones expuestas a continuación también se aplican a diferentes tipos de llantas y específicamente también son válidas en el caso en que la llanta de rueda se usa en un tipo diferente de vehículo (por ejemplo, una motocicleta), está hecho de un material diferente (como magnesio, titanio, o más generalmente cualquier aleación ligera adecuada para producir llantas), tiene una forma diferente, por ejemplo incluye salientes que tienen una forma diferente (por ejemplo, son salientes extendidos) . También con referencia a la figura 2, obsérvese que la parte del canal C incluida entre la superficie activa primera 6i y la segunda 6e define junto con la superficie interna del neumático 2 una cámara interna 12 adecuada para contener un gas presurizado para soportar al neumático. Debe destacarse que el término "cámara interna 12" significa una cámara sustancialmente toroidal adecuada para contener un gas presurizado. Como ventaja, la llanta de rueda 1 presenta al menos una parte intermedia del canal C con una sección de poco grosor (por ejemplo sustancialmente menos de 4 milímetros) y presenta algunas porosidades y/o microlesiones y/o
microcavidades, selladas por medio de un procesamiento mecánico de la superficie de esta parte intermedia, para evitar un pasaje de aire a través de la sección del canal. Preferentemente, este grosor es menor de 3.5 milímetros. Más preferentemente, este grosor está comprendido entre 2.5 milímetros y 3 milímetros. A lo largo de la presente descripción, por "parte intermedia" se entiende una parte entre el primer talón 4i y el segundo talón 4e, que incluye una región sustancialmente central del canal C y no necesariamente dispuesta de manera simétrica con la región sustancialmente central. Con referencia a la figura 2, en una modalidad especialmente preferida, la parte intermedia de poco grosor del canal C está comprendida entre la primera superficie activa 6i y la segunda superficie activa 6e del canal C; preferiblemente, está comprendida entre el saliente interno 5i y el saliente externo 5e del canal C. En una modalidad especialmente preferida, la parte intermedia de poco grosor se extiende sustancialmente por toda la extensión del canal C entre los dos salientes, por ejemplo se extiende por la línea punteada indicada en la figura 2 con la referencia Cl . Con referencia al diagrama de bloque representado en la figura 2, una modalidad especialmente preferida de un procedimiento o proceso de fabricación 20 de una llanta de
rueda de aleación 1 según la presente invención se describirá a continuación. El procedimiento de fabricación 20 incluye una primera operación de suministrar 21 (CAST_RIM) una llanta de rueda en bruto, por ejemplo de tipo integral, es decir en una sola pieza. "Llanta de rueda en bruto" significa una llanta de rueda que tiene aproximadamente la forma y dimensiones de una llanta de rueda final pero necesita más operaciones de procesamiento mecánico que típicamente proporcionan una extracción de material de la llanta de rueda en bruto (es decir, operaciones de desbaste) y están destinadas esencialmente a refinar el perfil de la llanta de rueda en sus regiones periféricas. Preferentemente, la operación de suministrar 21 la llanta de rueda en bruto es tal que produce una llanta de rueda que comprende un canal C que tiene en la extensión entre el primer y el segundo salientes un perfil con una sección de grosor no constante, por ejemplo sustancialmente entre 10 milímetros y 20 milímetros. Preferentemente y de modo no restrictivo, la operación de suministrar 21 la llanta de rueda en bruto incluye una operación de fundición en la que el material fundido en troquel es aluminio o una aleación del mismo. La operación de fundición en troquel forma parte ahora del .estado de la técnica y por lo tanto no se detallará más
en la presente descripción. Por ejemplo, la operación de fundición en troquel es del tipo de "gravedad" o alternativamente del tipo de "baja presión". La operación de fundición en troquel además incluye la etapa de extraer la llanta de rueda en bruto del troquel después de un tiempo adecuado, es decir después de una solidificación sustancial del material vertido en el troquel y preferentemente incluye una etapa subsiguiente de enfriamiento de la llanta de rueda, por ejemplo por medio de una inmersión rápida en agua. De manera alternativa o adicional a la operación de fundición en troquel, la operación de proporcionar 21 la llanta de rueda en bruto incluye una operación de fundición. Por "operación de fundición" se entiende una operación de procesamiento de una preforma de la llanta de rueda (por ejemplo, de manera no restrictiva, obtenida por fundición en troquel) para deformar plásticamente esa preforma cuando está caliente . Como se muestra en el diagrama de la figura 3, el procedimiento de fabricación 20 incluye, preferentemente, después de la operación de proporcionar 21 la llanta de rueda en bruto, una operación optativa subsiguiente de tratamiento con calor 22 (HJTREAT) , en la que la llanta de rueda en bruto se lleva a una alta temperatura para mejorar sus propiedades mecánicas y estructurales. En cualquier caso, esta operación
es optativa ya que puede o no ser requerida según el tipo específico de aleación usado. Por ejemplo, la operación de tratamiento con calor 22, si se proporciona, incluye las etapas de: tratamiento con calor de la solución, temple y envejecimiento y por lo tanto no se describe con más detalles . El procedimiento de fabricación 20 además comprende una operación de procesamiento mecánico subsiguiente 23
(MACH_RIM) para extraer metal de la llanta de rueda en bruto. Preferentemente este procedimiento incluye una operación de torneado . Por ejemplo, durante esta operación, la llanta de rueda en bruto se fija a una placa rotatoria de un torno y se hace rotar alrededor de un eje de rotación sustancialmente coincidente con el eje de rotación de ella. Se aplican herramientas de corte conocidas orientadas sustancialmente sobre una dirección radial a la llanta de rueda mientras esta rota a la superficie interna y/o externa de la llanta de rueda 1 para producir una extracción del material de la llanta de rueda para obtener una llanta de rueda que tiene una forma que se aproxima de manera sustancial a la forma definitiva de la llanta de rueda de aleación. Con más detalle, durante la operación de procesamiento en el torno 23, una o más herramientas de corte insisten sobre la parte anular de la llanta de rueda 1 mientras esta
está rotando y se desplazan axialmente hacia la llanta de rueda 1 para insistir sobre regiones separadas de la parte anular. Las herramientas de corte son ahora conocidas 'por los expertos en la materia, por lo que no se describirán con más profundidad en la presente descripción. Como ventaja, la operación de procesamiento mecánico 23 es tal que produce una llanta de rueda 1 que tiene un canal C, por ejemplo como el representado de lado y en sección en la figura 4, con una sección intermedia que tiene una sección de bastante poco grosor comparado con el grosor del canal C de la llanta de rueda en bruto. Pref rentemente, la operación de procesamiento en el torno 23 proporciona una llanta de rueda 1 en la que una parte intermedia del canal C tiene una sección con un grosor de menos de.4 milímetros, y más preferentemente de entre 2,5 y 3,5 milímetros. Por 'ejemplo, esta parte intermedia se extiende en la extensión del canal C entre el saliente interno 5i y el saliente externo 5e. Esta extensión se indica en la figura 4 con la línea punteada Cl . De acuerdo con el diagrama de la figura 3, el procedimiento de fabricación 20 preferentemente incluye, después de la operación de procesamiento mecánico 23, una operación de perforación 24 (DRILL_RIM) en la que el disco de rueda de la llanta de rueda se perfora para hacer agujeros que permiten la conexión de la llanta de rueda con un eje del
vehículo automóvil. Como ventaja, el procedimiento de fabricación 20 incluye una operación subsiguiente de acabado de la superficie 25
(REF_SURF) de al menos una parte intermedia de la superficie del canal C de la llanta de rueda 1. Esta operación es tal que no modifica macroscópicamente la forma y dimensiones de la llanta de rueda 1, pero es tal que actúa de manera plástica sobre la superficie del canal C para sellar sustancialmente todas las porosidades y/o agujeros permeables al aire en el canal C en la operación de proporcionar 21 la llanta de rueda en bruto. Como ventaja, la operación de acabado de la superficie
incluye un procesamiento superficial obtenido por medio de cierta cantidad de acciones de compresión localizados, es decir actúan respectivamente sobre áreas limitadas por la superficie del canal que debe procesarse. Específicamente, esta operación de acabado de la superficie 25 incluye una operación de bruñido (es decir pulido) . La operación de bruñido puede realizarse por ejemplo por medio de una herramienta que incluye un elemento de compresión localizado de un tamaño inferior a la superficie que debe procesarse y que se mueve con respecto a la llanta de rueda durante esta operación para golpear una o más veces la superficie que debe procesarse. Por ejemplo, el elemento de compresión es una bola
pequeña (o, de manera similar, un pequeño cilindro) adecuada para rotar sobre la superficie del canal como consecuencia del movimiento relativo entre la llanta de rueda y la herramienta y está hecha de un material con una dureza mucho mayor que la dureza típica del material del que está hecha la llanta de rueda 1. Como ventaja, la compresión localizado permite obtener un procesamiento uniforme y homogéneo de la superficie sujeta a esta operación de compresión. Cualquier porosidad se sella así mediante deformación localizada de la superficie del canal C. Esencialmente, la operación de bruñido es tal que reduce las irregularidades de la superficie del canal C y es preferentemente tal que deja sustancialmente el grosor de la sección del canal C a medida que la acción de ella se realiza sustancialmente a un nivel superficial. En una modalidad especialmente ventajosa, porque es simple desde el punto de vista de implementación, la operación de bruñido se realiza sobre la llanta de rueda 1 mediante una o más herramientas provistas en el mismo torno en el que se realiza la operación de procesamiento en el torno 23 (MACH_RIM) . En este caso la operación de bruñido se realiza poniendo la llanta de rueda 1 en rotación sobre su eje de rotación y es tal que pasa la herramienta de bruñido una o más veces sobre la parte de la superficie del canal C
destinada a someterse al bruñido. Como ventaja, la operación de bruñido puede realizarse en frío, es decir, no requiere calentamiento previo de la llanta de rueda 1. La figura 5 representa una vista de sección lateral parcial de la llanta de rueda 1 durante la operación de bruñido. De acuerdo con lo presentado en la figura 5, en una modalidad especialmente preferida la operación de bruñido es tal que procesa la superficie entera del canal C orientada al exterior de la llanta de rueda 1 y está comprendida sustancialmente entre el saliente interno 51 y el saliente externo 5e. En la figuras, la herramienta de bruñido está indicada con la referencia B_T e incluye un elemento duro de compresión B, como una punta dura en forma de bola B. La parte de la superficie ' del canal C que debe someterse al bruñido está indicada con la línea punteada Cl; nótese que la forma de esta parte superficial es sustancialmente cilindrica. En una modalidad alternativa, mostrada en la figura 6, la parte de la superficie del canal C sometida a bruñido está dentro de la llanta de rueda 1 y se extiende sustancialmente entre dos puntos Pl Y P2 cerca del saliente externo 5e y del saliente interno 5i, respectivamente. En la figura 6 la parte de la superficie del canal C dentro de la llanta de rueda 1 y
sometida a bruñido se indica con la línea punteada Ci . En una modalidad alternativa adicional, mostrada en la figura 7, la parte superficial del canal C sometida a bruñido incluye una parte superficial del canal C externa de la llanta de rueda 1 y una parte de la superficie del canal C interna de la llanta de rueda 1. En este caso, pueden proporcionarse dos herramientas de bruñido B_T para procesar la parte superficial externa de la llanta de rueda 1 y la parte superficial interna de la llanta de rueda 1, respectivamente. Preferentemente, pero de modo no restrictivo, el procesamiento interno y externo de la llanta de rueda se realiza simultáneamente, por ejemplo con herramientas que funcionan en las partes interna y externa escalonadas, es decir sin correspondencia una con la otra. En una modalidad alternativa adicional especialmente ventajosa, como la representada en la figura 8, las dos herramientas de bruñido funcionan simultáneamente y están contrapuestas para tener los elementos de compresión B respectivos alineados entre sí. En la práctica, las herramientas de bruñido B_T funcionan sobre zonas correspondientes de JLa parte de la superficie interna del canal y la parte de la superficie externa del canal sometidas a bruñido. Esta última modalidad alternativa presenta la ventaja poco común de que cuando un canal que tiene muy poco grosor
(por ejemplo igual a 2,7 milímetros) se somete a bruñido, actuando en áreas contrapuestas del perfil del canal, se puede operar con herramientas de bruñido incluso con presiones importantes sobre la superficie sin riesgo de deformar el perfil del canal. Volviendo al diagrama representado en la figura 3, preferentemente el procedimiento de fabricación 20 además incluye una operación subsiguiente de barnizado 26 (VARN_RIM) de la llanta de rueda, conocido por los expertos en la materia y por lo tanto evidente a partir de la presente descripción. Como ventaja, un procedimiento de fabricación de acuerdo con la presente invención permite obtener una llanta de rueda de aleación con un canal que tiene un grosor muy bajo, comparado con el de una llanta de rueda que puede obtenerse mediante un procedimiento que incluye las operaciones de proporcionar una llanta de rueda en bruto y procesarla en el torno, ya que la operación de acabado de la superficie 25 sella todas las porosidades que podrían producir un pasaje de aire por la sección del canal. Esta reducción del grosor permite obtener una reducción importante del porcentaje del peso de la llanta de rueda, que depende de las dimensiones de la llanta de rueda, y que en algunos casos es igual a aproximadamente 15%. Asimismo, un procedimiento de acuerdo con la presente
invención, para ser realizado, necesita una inversión económica muy modesta de parte del fabricante quien ya realiza procedimientos normales del tipo antes descrito. La resistencia a la tensión en experimentos ha demostrado que las llantas de ruedas obtenidas con un procedimiento según la presente invención son capaces de satisfacer las especificaciones de rendimiento comúnmente requeridas por los reglamentos y el mercado . Evidentemente, un experto en la materia, para satisfacer requerimientos circunstanciales y específicos, puede hacer otras modificaciones y variantes al procedimiento de fabricación según la presente invención, todas dentro del alcance de la protección de la invención, como se define en las reivindicaciones siguientes . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a al práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.