ES2260355T3 - Biela de bicicleta y procedimiento para fabricar dicha biela. - Google Patents
Biela de bicicleta y procedimiento para fabricar dicha biela.Info
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Abstract
Una biela de bicicleta que comprende, en una sola unidad estructural, un núcleo alargado (10), una carcasa (40) de fibras estructurales incorporadas en una matriz de material plástico, y unos insertos primero y segundo (24, 26) dispuestos en los extremos de dicha carcasa (40) para conectar la biela de bicicleta a un pedal y a un eje de pedalier, caracterizada porque dichos insertos primero y segundo (24, 26) están estructuralmente conectados solo o substancialmente solo a dicha carcasa (40), presentando el núcleo (10) solo una limitada resistencia estructural, por lo que la mayor parte de la fuerza entre los insertos (24, 26) es transferida por la carcasa (40), y dicha carcasa (40) está hecha a partir de unas cintas (36) y unas hojas (38) enrolladas sobre dichos insertos (24, 26), estando formadas dichas cintas (36) y hojas (38) por dichas fibras estructurales incorporadas en dicha matriz de material plástico, en la cual la biela comprende además unos elementos de unión (16, 18) para establecer un acoplamiento de forma entre dichos insertos (24, 26) y dicho núcleo (10).
Description
Biela de bicicleta y procedimiento para fabricar
dicha biela.
Esta invención está relacionada con una biela de
bicicleta y un procedimiento para fabricar dicha biela según el
preámbulo de la reivindicación 1.
Más precisamente, esta invención está
relacionada con una biela de bicicleta que comprende:
un núcleo alargado con un primer y un segundo
extremo,
un primer y un segundo inserto dispuestos en los
extremos de dicho núcleo, y
un recubrimiento de fibra de alta resistencia
incorporado en una matriz de material plástico.
La Patente Estadounidense nº 6.202.506 describe
una biela de bicicleta del tipo descrito anteriormente, en la cual
los insertos son espumados en un material plástico rígido que forma
el núcleo de la biela. Este documento describe un procedimiento para
fabricar una biela que comprende las siguientes etapas: introducir
en un molde una capa de tela empapada de resina sintética que
proporciona una carcasa parcialmente abierta de plástico reforzado
con fibra, insertar un par de insertos en la carcasa parcialmente
abierta, espumar los insertos con espuma de alta resistencia, sellar
la carcasa de material plástico reforzado con fibra al menos con una
capa de tela de fibra empapada en material plástico, y endurecer el
material plástico reforzado con resina y dicha espuma.
El documento WO 98/57840 describe varios
conjuntos de bielas de bicicleta en los cuales se proveen unos
insertos en las bielas para acoplarlas a los brazos y al eje. Varios
conjuntos preven el uso de materiales compuestos, hechos de una hoja
fibrosa impregnada de resina, para ciertas regiones del
conjunto.
El documento US 4.841.801 describe una barra de
conexión que incluye un núcleo y dos conectores en los extremos
opuestos del núcleo para sujetarla a dos estructuras respectivas. Un
elemento tubular, con fibras paralelas dispuestas sobre la periferia
del núcleo, sirve para resistir los desplazamientos de las
estructuras la una hacia la otra. Una correa se extiende a lo largo
del elemento tubular y de los conectores para formar un bucle
cerrado que resiste los desplazamientos de las estructuras para
separarse la una de la otra.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar una biela y un procedimiento para fabricar dicha biela
que proporcionan una conexión más sencilla entre los insertos y el
núcleo, la cual no requiere la espumación de los insertos en el
molde.
Según esta invención, este objetivo se alcanza
por medio de una biela y un procedimiento de fabricación según las
reivindicaciones 1 y 12.
Se explicará mejor esta invención mediante las
siguientes descripciones detalladas con referencia a las figuras
adjuntas, dadas como ejemplos no limitativos, en las cuales:
La Figura 1 es una vista en perspectiva que
ilustra los componentes de una biela izquierda según esta
invención,
La Figura 2 es una vista en perspectiva
seccionada longitudinalmente de los componentes representados en la
figura 1,
La Figura 3 es una vista en perspectiva
ilustrando los componentes de la figura 1 en configuración
ensamblada,
La Figura 4 es una vista en perspectiva
despiezada que ilustra los componentes de una biela derecha según
esta invención,
La Figura 5 ilustra esquemáticamente la fase de
laminación que emplea capas de fibra de carbono para fabricar una
biela según esta invención,
La Figura 6 es una vista en sección longitudinal
de una biela según esta invención, al final de la fase de laminación
y polimerización de la fibra de carbono, y
La Figura 7 es una vista superior de una biela
terminada.
Con referencia a las figuras 1 a 3, el número 10
indica un núcleo preformado de material plástico espumado, tal como
poliuretano o un material similar, obtenido por espumación en molde.
El núcleo 10 tiene forma alargada y presenta dos extremos 12, 14 a
los cuales se conectan unos respectivos elementos de unión 16, 18;
estando dichos elementos de unión provistos de unos rebajes 20, 22
para recibir las partes extremas 12, 14 del núcleo 10 y establecer
un acoplamiento de forma con el mismo.
Los números 24 y 26 indican dos insertos
metálicos, hechos por ejemplo de aleación de aluminio, o de material
plástico reforzado con fibra, que tienen unas partes extremas 28, 30
insertadas en unos correspondientes rebajes 32, 34 de los elementos
de unión 16, 18 para establecer un acoplamiento de forma con el
mismo. Los insertos 24, 26 consisten preferiblemente en unos bloques
metálicos macizos. Los insertos presentan unos orificios para alojar
respectivamente el eje del pedal y el eje del pedalier (no
representados).
La figura 3 muestra la disposición formada por
el núcleo 10, los elementos de unión 16, 18 y los insertos metálicos
24, 26 en condición ensamblada. El núcleo 10 no presenta
características estructurales, es decir, no transfiere fuerza ni par
entre los insertos 24, 26. El núcleo 10 mantiene los insertos 24, 26
unidos en una posición predefinida y forma una superficie de apoyo
durante la fase de laminación ilustrada en la figura 5 para
proporcionar un adecuado contraste durante el moldeo. El término
"laminación" se refiere en este documento a las operaciones de
depositar las cintas 36 y las hojas 38 sobre la disposición formada
por los insertos 24, 26 y el núcleo 10. Esta operación se utiliza
para orientar las fibras de refuerzo del modo más adecuado para
conferir a la biela las características estructurales
requeridas.
La disposición representada en la figura 3 se
envuelve con las cintas 36 y las hojas 38 formadas por las fibras
estructurales de alta resistencia incorporadas en una matriz de
material plástico. Preferiblemente, las cintas y las hojas 36, 38
están hechas de tela de fibra de carbono incorporada en una resina
termoendurecible. Las fibras estructurales pueden elegirse entre
fibras de carbono, fibras de vidrio, fibras aramídicas, fibras de
boro, fibras cerámicas o cualquier combinación de las mismas.
Después de la laminación, la biela es sometida a moldeo y
calentamiento simultáneo a una temperatura igual o superior a la
temperatura de polimerización de la resina termoendurecible. La
operación de moldeo se lleva a cabo en un molde y una prensa (no
representados). Durante el moldeo, la presión aplicada es
contrastada por el núcleo y los insertos. Esta presión compacta la
tela en la matriz de material plástico.
Después del moldeo se endurece la matriz de
material plástico. La biela extraída del molde aparece según se
muestra esquemáticamente en la figura 6, con una carcasa homogénea
40 de fibra de carbono rodeando el núcleo 10 y los insertos 24, 26.
La carcasa 40 posee características estructurales de alta
resistencia y es capaz de transferir entre uno y otro inserto los
esfuerzos que sufre la biela durante el uso.
El procedimiento descrito anteriormente con
referencia a la biela izquierda se utiliza similarmente para
fabricar la biela derecha, según se muestra en la figura 4. En este
caso, el inserto 26 para conectar al pedalier está equipado con un
juego de radios metálicos integrales 42. En la forma de realización
representada en la figura 4, el inserto 26 tiene cuatro radios 42,
cuyos extremos 44 forman los puntos para sujetar un par de coronas
para la cadena (no representadas). Se obtiene un quinto punto de
sujeción por medio de un tercer inserto metálico 46 alojado en un
rebaje 48 formado en el núcleo 10. La biela representada en la
figura 4 es sometida a laminación y polimerización en el molde
similarmente a lo descrito anteriormente.
Tanto en el caso de la biela izquierda como en
el caso de la biela derecha, los insertos son sometidos a una
mecanización, después de la polimerización en el molde, para formar
un orificio roscado 50 para conectar un eje de pedal y un orificio
poligonal 52 para conectar un eje de pedalier.
Según se ha dicho, el núcleo 10 no presenta
substancialmente ninguna resistencia estructural, siendo la carcasa
40 la única parte de la biela que tiene características
estructurales, presentando una alta resistencia y siendo capaz de
transferir la fuerza y el par entre los insertos 24 y 26 durante el
uso de la biela.
Por lo tanto, la biela 10 puede fabricarse con
cualquier material que dé forma y soporte a las fibras
estructurales, tal como cualquier clase de espuma, cera o
resina.
Según una realización preferida de la presente
invención, el núcleo 10 se retira una vez moldeada y endurecida la
carcasa 40 de fibra estructural. El núcleo puede estar formado por
un material granular, por ejemplo arena, mezclado con una resina
aglomerante. El material granular puede ser extraído de la biela a
través de un orificio de la carcasa 40 de fibra estructural, una vez
endurecida la propia carcasa 40, formando así una sola unidad
estructural constituida únicamente por la carcasa 40 de fibras
estructurales y los insertos metálicos 24 y 26.
A la vista de la anterior descripción será
evidente que la biela según la presente invención está formada por
una sola unidad estructural que consiste únicamente en una carcasa
de fibras estructurales y al menos un par de insertos dispuestos en
los extremos de la carcasa. Estos son realmente los únicos
componentes estructurales de la biela, es decir, los componentes
capaces de transmitir una carga durante el uso normal de la
biela.
Naturalmente, pueden aplicarse numerosos cambios
a la construcción y a las formas de realización de la invención aquí
previstas, estando todos ellos comprendidos en el contexto del
concepto que caracteriza a esta invención, según está definida por
las reivindicaciones siguientes.
Claims (16)
1. Una biela de bicicleta que comprende, en una
sola unidad estructural, un núcleo alargado (10), una carcasa (40)
de fibras estructurales incorporadas en una matriz de material
plástico, y unos insertos primero y segundo (24, 26) dispuestos en
los extremos de dicha carcasa (40) para conectar la biela de
bicicleta a un pedal y a un eje de pedalier, caracterizada
porque dichos insertos primero y segundo (24, 26) están
estructuralmente conectados solo o substancialmente solo a dicha
carcasa (40), presentando el núcleo (10) solo una limitada
resistencia estructural, por lo que la mayor parte de la fuerza
entre los insertos (24, 26) es transferida por la carcasa (40), y
dicha carcasa (40) está hecha a partir de unas cintas (36) y unas
hojas (38) enrolladas sobre dichos insertos (24, 26), estando
formadas dichas cintas (36) y hojas (38) por dichas fibras
estructurales incorporadas en dicha matriz de material plástico, en
la cual la biela comprende además unos elementos de unión (16, 18)
para establecer un acoplamiento de forma entre dichos insertos (24,
26) y dicho núcleo (10).
2. Una biela de bicicleta según la
reivindicación 1, caracterizada porque comprende un tercer
inserto (46) dispuesto en una zona intermedia de dicha
biela.
biela.
3. Una biela de bicicleta según la
reivindicación 1, caracterizada porque dichas fibras
estructurales se eligen entre fibras de carbono, fibras de vidrio,
fibras aramídicas, fibras de boro, fibras cerámicas o cualquier
combinación de estas.
4. Una biela de bicicleta según la
reivindicación 1, caracterizada porque dichos insertos (24,
26) son metálicos.
5. Una biela de bicicleta según la
reivindicación 4, caracterizada porque dichos insertos (24,
26) están hechos de una aleación de aluminio.
6. Una biela de bicicleta según la
reivindicación 1, caracterizada porque dichos insertos (24,
26) están hechos de un material plástico reforzado con fibra.
7. Una biela de bicicleta según la
reivindicación 1, caracterizada porque dicho núcleo alargado
(10) no presenta, substancialmente, ninguna resistencia
estructural.
8. Una biela de bicicleta según la
reivindicación 7, caracterizada porque dicho núcleo alargado
(10) está hecho de un material elegido entre una espuma, una cera y
una resina.
9. Una biela de bicicleta según la
reivindicación 8, caracterizada porque dicho núcleo alargado
(10) es un cuerpo preformado de material plástico espumado.
10. Una biela de bicicleta según la
reivindicación 1, caracterizada porque dicho núcleo alargado
(10) presenta unas partes extremas (12, 14) y dichos elementos de
unión (16, 18) presentan unos rebajes (20, 32, 22, 34) para
establecer un acoplamiento de forma con dichos insertos (24, 26) y
dichas partes extremas (12, 14) de dicho núcleo alargado (10).
11. Una biela de bicicleta según la
reivindicación 1, caracterizada porque dicha matriz de
material plástico es una resina termoendurecible.
12. Un procedimiento de fabricación de una biela
de bicicleta que comprende las siguientes etapas:
- a)
- formar un núcleo alargado (10),
- b)
- aplicar un par de insertos (24, 26) a los extremos opuestos (12, 14) de dicho núcleo alargado (10) por medio de unos elementos de unión (16, 18),
- c)
- enrollar sobre el núcleo alargado (10) y los insertos (24, 26) unas cintas (24) y unas hojas (26) de fibras estructurales incorporadas en una matriz de material plástico, y
- d)
- conectar estructuralmente los insertos (24, 26) endureciendo dicha matriz de material plástico para formar una única carcasa (40) rígida y de alta resistencia que rodea a dicho núcleo alargado (10) y dichos insertos (24, 26), presentando el núcleo (10) solo una limitada resistencia estructural, por lo que dicha carcasa (40) transfiere la mayor parte de la fuerza entre los insertos (24, 26)
13. Un procedimiento según la reivindicación 12,
caracterizado porque dicha matriz de material plástico es una
resina termoendurecible.
14. Un procedimiento según la reivindicación 12,
caracterizado porque comprende la etapa de retirar el núcleo
alargado (10) después del endurecimiento de dicha matriz de material
plástico.
15. Un procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque dicho núcleo alargado (10) está formado
por un material granular que se extrae por un orificio de dicha
carcasa (40) endurecida y rígida.
16. Un procedimiento según la reivindicación 12,
caracterizado porque comprende la etapa de aplicar un tercer
inserto (46) en una zona intermedia de dicho núcleo alargado
(10).
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