ES2315420T3 - Disco de rueda de automovil, especialmente para vehiculo turismo. - Google Patents
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Abstract
Disco de rueda (3), especialmente para vehículo turismo, realizado a partir de una sola pieza de chapa embutida, con una cara interna y una cara externa y que comprende: - una parte circular radialmente exterior de ensamblaje (4) destinada a unirse a una llanta (2), - una parte radialmente interior de fijación y de centrado (5) a un buje de rueda con una zona de apoyo (51) que comprende un número dado de orificios de fijación (52) y acabada radialmente interiormente por un borde curvado axialmente exteriormente o chimenea de centrado (53), y - brazos (6) que conectan dichas partes interior (5) y exterior (4), estando dispuesto cada brazo (6) de manera sustancialmente circunferencial entre dos orificios de fijación (52) adyacentes y definiendo los bordes libres (42) radialmente interiores de la parte circular radialmente exterior (4) con los bordes libres laterales de los brazos (61) ventanas (7), caracterizado porque, para reforzar mecánicamente cada brazo (6), la zona central de cada uno de los brazos (6) está deformada para disponer un abultamiento (64) axialmente hacia atrás exteriormente con respecto a las zonas laterales (63) del brazo del disco, extendiéndose dicho abultamiento (64) radialmente a partir de la chimenea de centrado (53) incluyendo un puente (55) de la parte radialmente interior de fijación y de centrado (5), a lo largo la parte central de dichos brazos (6) y hasta la parte circular exterior de ensamblaje (4) y en el que dicho puente (55) está desplazado axialmente exteriormente con respecto a la zona de apoyo(51).
Description
Disco de rueda de automóvil, especialmente para
vehículo turismo.
La invención tiene por objeto un disco de rueda
de automóvil con brazos, especialmente para vehículo turismo,
realizado en una sola pieza a partir de chapa embutida que presenta
un excelente equilibrio en cuanto al peso, coste, estilo o libertad
de efecto de estilo posible aplicado (por ejemplo embellecedor).
Durante el diseño de una rueda metálica para
vehículo automóvil, el interés general es la optimización en peso y
coste de tal producto. La evolución de las técnicas de embutición,
de los medios de simulación numérica y de los materiales ha llevado
a tres grandes progresos en el transcurso de los últimos años. Sin
embargo, la mayoría de los productos se mantienen en una lógica de
disco sustancialmente axisimétrico (es decir cuyo perfil en corte
está más o menos establecido en la zona de contorno), que comprende
ventanas y, en ocasiones, resaltes en la parte superior.
Este tipo de perfil no confiere al producto un
estilo o una imagen muy gratificante lo que explica en la gran
mayoría de casos que se recurra a un embellecedor colocado en el
producto cuando éste se monta en el vehículo.
Se cuentan varios intentos de creación de estilo
directamente a partir de la chapa constitutiva del disco de rueda
realizando zonas de embutición profunda que constituyen refuerzos
y/o un ensamblaje particular del disco con la llanta (ensamblaje
bajo asiento, disco "de cara completa" (es decir, disco cuyo
borde radialmente exterior incluye el gancho y el asiento
exteriores de la llanta), con llanta soldada en su extremo, etc.) y
en ocasiones asociados a efectos relacionados con la pintura. Estos
intentos nunca han conllevado todavía una generalización debido a
razones de peso excesivo o dificultades de realización.
De una manera general, el marcado de ruedas de
estilo para vehículo automóvil turismo sigue confinado a la
utilización de aleaciones de aluminio. El procedimiento de
realización (moldeado, forjado, etc.) de estos discos permite una
gran libertad de estilo con pesos razonables pero por el contrario
tiene un coste del orden de 4 a 8 veces superior (incluso 10).
El documento DE 201 08 995 U presenta una rueda
cuyo disco se realiza a partir de una sola pieza de chapa embutida,
con una cara interna y una cara externa. Este disco comprende una
parte circular radialmente exterior de ensamblaje destinada a
unirse a una llanta, una parte radialmente interior de fijación y de
centrado a un buje de rueda con una zona de apoyo que comprende un
número dado de orificios de fijación y acabada radialmente
interiormente por un borde curvado axialmente exteriormente o
chimenea de centrado, y brazos que conectan las partes interior y
exterior, estando dispuesto cada brazo de manera sustancialmente
circunferencial entre dos orificios de fijación adyacentes y
definiendo los bordes libres radialmente interiores de la parte
circular radialmente exterior con los bordes libres laterales de
los brazos ventanas. Este disco tiene una zona de apoyo
sustancialmente circular y plana y cada brazo comprende dos
elementos de refuerzo laterales que se extienden radialmente desde
dicha zona de apoyo hasta la parte circular radialmente exterior de
ensamblaje y dispuestos a ambos lados de una banda intermediaria
axialmente hacia atrás hacia el exterior del disco.
Si bien se obtiene aparentemente la libertad de
efecto de estilo desnudo o mediante pieza aplicada (embellecedor
por ejemplo), tal disco presenta el inconveniente de necesitar una
chapa relativamente gruesa para poder soportar los esfuerzos en
funcionamiento, especialmente en la zona de unión entre los brazos y
la parte radialmente interior de fijación y de centrado del
disco.
En lo sucesivo se entiende por:
- "cara interna" del disco, el lado del
disco dirigido hacia el interior, en particular, la cara interna de
la zona de apoyo está destinada a estar en contacto con la
superficie exterior del buje en el que debe fijarse el disco;
- "cara externa" del disco, el lado del
disco dirigido hacia el exterior, este es el lado visible cuando la
rueda está montada sobre un vehículo.
La invención tiene por objeto un disco de rueda
similar en el que, para reforzar mecánicamente cada brazo, la zona
central de cada uno de los brazos se deforma para disponer un
abultamiento axialmente hacia atrás exteriormente con respecto a
las zonas laterales de los brazos del disco, extendiéndose dicho
abultamiento radialmente a partir de la chimenea de centrado
incluyendo un puente de la parte radialmente interior de fijación y
de centrado, a lo largo de la parte central de dichos brazos y hasta
la parte circular exterior de ensamblaje y en la que dicho puente
está desplazado axialmente exteriormente con respecto a la zona de
apoyo.
La geometría particular de la parte radialmente
interior de fijación y de centrado de este disco tiene la ventaja
de reducir los niveles de tensiones máximas soportados por esta zona
en funcionamiento.
Según un modo de realización ventajoso,
considerando un plano axial mediano entre dos orificios de fijación
adyacentes, la distancia axial (e) que separa la cara interna de
dichos puentes y la cara interna de dicha zona de apoyo es en
cualquier punto superior al espesor inicial de la chapa constitutiva
del disco de rueda.
Según un modo de realización preferido, los
brazos presentan bordes libres laterales de corte vueltos hacia la
cara interna del disco. Igualmente, de manera ventajosa, los bordes
libres radialmente interiores de la parte circular de ensamblaje
están doblados hacia la cara interna del disco.
Según otra característica preferida de la
invención, los bordes de las ventanas se obtienen mediante corte de
la chapa y después doblado hacia la cara interna del disco. Esto
tiene la ventaja de obtener un máximo de superficie calada y
hacerlo de manera que ninguna cara de corte sea visible por el lado
exterior.
Por otra parte, la estética obtenida de este
modo es agradable y su gran calado aporta, además de una correcta
ventilación de los frenos, una gran libertad de estilo añadido
(embellecedor).
Preferiblemente, la anchura y profundidad de los
abultamientos así como las anchuras, secciones e inercias de
flexión de los brazos en la dirección circunferencial pueden
disminuir de manera continua de la parte radialmente interior hacia
la parte circular radialmente exterior.
El objetivo de estas mejoras es repartir de la
mejor manera posible el material en el brazo donde sea necesario
para reducir las tensiones de funcionamiento dependiendo de las
solicitaciones a las que está sometido este brazo.
Cada zona de apoyo alrededor de cada orificio de
fijación puede presentar al menos dos caras distintas de apoyo.
Preferiblemente estas dos caras de apoyo se disponen radialmente
exteriormente e interiormente con respecto al eje de un orificio de
fijación. Cada una de estas dos caras de apoyo puede también
dividirse circunferencialmente en dos a ambos lados del eje de
dicho orificio de fijación.
De manera ventajosa, el fondo de los
abultamientos puede comprender orificios cortados. Tal orificio
puede ser una ventana convencional o servir para la fijación de una
pieza de estilo como un embellecedor.
La forma final de los brazos y de las ventanas
de los discos según la invención puede obtenerse simultáneamente en
una o varias operaciones de embutición. Preferiblemente, después de
que se hayan cortado, los bordes de las ventanas se desbarban sobre
una pieza embutida antes de doblarse.
Finalmente, el número de brazos puede ser
concretamente de 3, 4, 5 ó 6.
La invención describe de este modo un disco de
rueda cuyo peso y procedimiento de realización son similares a los
de un disco de acero clásico optimizado para un estilo que se
asemeja al de los discos de aleación moldeada o forjada.
La invención tiene también por objeto una rueda
constituida por el ensamblaje de una llanta y de un disco según la
invención.
Los discos de rueda según la invención se
describen a continuación con la ayuda del dibujo adjunto en el
que:
- la figura 1 es una vista en perspectiva de una
rueda ensamblada que comprende un disco según la invención;
- la figura 2 es una vista en corte axial de la
rueda de la figura 1, corte que atraviesa el eje de un orificio de
fijación;
- las figuras 3(a) a (c) presentan la
evolución de la sección de un brazo del centro del disco hacia el
exterior;
- la figura 4 es una vista en corte del disco
que pasa por los ejes de dos orificios de fijación adyacentes;
- la figura 5 es una vista en perspectiva de la
cara interna del disco; y
- las figuras 6, 7, 8 y 9 son ampliaciones de
uno de los orificios de fijación de la figura 5 y presentan cuatro
variantes de realización de las caras de apoyo.
La figura 1 presenta una vista en perspectiva
del lado exterior (o cara externa) de una rueda ensamblada 1 que
comprende un disco 3 según la invención y una llanta 2. La figura 2
es un corte axial de esta misma rueda que pasa por el eje de un
orificio de fijación. La llanta 2 comprende habitualmente dos
ganchos exterior 24 e interior 25, dos asientos exterior 22 e
interior 23 y una garganta de montaje 21.
El disco 3 está fabricado por un procedimiento
de conformación, concretamente de embutición, a partir de una
plancha de chapa metálica compuesta preferiblemente por acero de
alta resistencia o de fleje de aluminio. Los componentes esenciales
de este disco 3 son una parte circular radialmente exterior 4 de
ensamblaje, una parte radialmente interior 5 de centrado y de
fijación y brazos de unión 6 entre las partes 4 y 5.
La parte 4 es la zona de ensamblaje con la
llanta 2 tal como ilustra la figura 2 y el borde radialmente
exterior 41 de esta parte de ensamblaje 4 tiene una dirección
sustancialmente paralela al eje de rotación del disco 3. Esta parte
de ensamblaje 4 es circular, es decir continua circunferencialmente.
El ensamblaje con la llanta 2 se realiza habitualmente por
soldadura. Este ensamblaje puede tener lugar al nivel de la garganta
de montaje 21 de la llanta 2. También es posible tener un
ensamblaje bajo el asiento exterior 22 de la llanta 2.
La parte de fijación y de centrado 5 comprende
en este caso una zona de apoyo 51 con cinco orificios de fijación
52 y un borde radialmente interior curvado axialmente exteriormente
en forma de collarín o chimenea de centrado 53. Los orificios de
fijación 52 están concebidos para alojar pernos de fijación del
disco en un buje de vehículo. La cara interna de la zona de apoyo
51 comprende una cara de apoyo 54 destinada a entrar en contacto con
el buje del vehículo. Esta cara de apoyo 54 corresponde al plano P.
Tal como muestra la figura 4, corte del disco 3 entre dos orificios
de fijación adyacentes 52, la zona de apoyo 51 (así como la cara de
apoyo 54) está interrumpida entre los dos orificios de fijación por
un puente 55. Preferiblemente, la distancia axial h entre el plano
P de la cara de apoyo 54 y la cara interior del puente 55, en su
parte central, es superior al espesor e de la plancha de chapa
metálica inicial. Este espesor e está comprendido entre 3 y 6 mm en
función de la carga que debe soportar la rueda considerada.
La geometría particular de este puente permite
repartir mejor los esfuerzos procedentes de los brazos hacia las
diferentes caras de apoyo situadas a ambos lados del brazo en la
zona de apoyo, evitando las concentraciones de tensión
circunferencialmente frente a dicho brazo.
Los brazos 6 conectan las partes 4 y 5 y
garantizan la transmisión de los esfuerzos entre estas dos partes
del disco 3. Los bordes laterales 61 de estos brazos 6 definen con
el borde radialmente interior 42 de la parte de ensamblaje 4
ventanas 7 de gran tamaño.
La dificultad de realización de un disco 3 de
rueda que comprende grandes ventanas 7 es realizar brazos 6 que
delimiten lateralmente estas ventanas suficientemente resistentes a
las solicitaciones de carga que aparecen en funcionamiento.
Las figuras 3(a) a (c) presentan la
evolución de la sección de un brazo 6 de la zona de unión con la
parte de fijación y de centrado 5 hacia la parte de ensamblaje 4.
La sección de estos brazos 6 comprende dos zonas laterales 63 con
dos bordes laterales 61 y un abultamiento 64 dispuesto en el centro
del brazo axialmente exteriormente con un fondo 65 y dos flancos
adyacentes 66. En el ejemplo de realización de la figura 1, cada
abultamiento 64 se extiende radialmente a partir de la chimenea de
centrado 53 incluyendo un puente 55, a lo largo de la parte central
de los brazos 6 y hasta la parte circular exterior de ensamblaje 4.
Los bordes libres de corte 62 de los dos bordes laterales 61 de los
brazos 6 están doblados hacia el interior del disco. La altura
axial del flanco de refuerzo 66 del abultamiento 64 con respecto a
las dos zonas laterales 63 así como el ancho del fondo 65 del
abultamiento 64 disminuyen progresivamente cuando la distancia
radial con el eje del disco aumenta. Esto es lo que muestran las
figuras (a), (b) y (c).
En el ejemplo descrito, el conjunto de los
bordes libres de corte de los brazos 62 y de la parte de ensamblaje
42 alrededor de las ventanas 7 están doblados hacia la cara interna
del disco 3. Esto permite, además de un aporte suplementario de
rigidez, aumentar la superficie de las ventanas 7 y da un efecto de
estilo más agradable debido a la ausencia de las caras de corte
cuyas aristas vivas son poco estéticas.
La zona de fijación 5 y de centrado está
compuesta en el disco de la invención por zonas de apoyo 51 que
rodean cada una un orificio de fijación 52, estando separadas
dichas zonas de apoyo 51 adyacentes por puentes 55, así como una
chimenea de centrado 53.
La figura 5 presenta una vista en perspectiva de
la cara interna de un ejemplo de realización del disco 3 según la
invención. En particular se observa la parte de fijación y de
centrado 5 que comprenden las cinco zonas de apoyo 51 dispuestas
alrededor de los cinco orificios de fijación 52, los cinco puentes
55 y la chimenea de centrado 53.
Las figuras 6 a 9 presentan cuatro modos de
realización particulares de las caras de apoyo 54 de las zonas de
apoyo 51. La figura 6 ilustra un primer modo en el que la cara de
apoyo 541 es única y rodea el orificio de fijación 52. En la figura
7, la cara de apoyo está compuesta por dos caras 542 dispuestas
circunferencialmente a ambos lados del orificio de fijación 52. En
la figura 8, la cara de apoyo está compuesta por cuatro caras 543 y
544, dos caras 543 dispuestas circunferencialmente a ambos lados y
radialmente exteriormente con respecto al eje del orificio de
fijación 52 y dos caras 544 dispuestas circunferencialmente a ambos
lados y radialmente interiormente con respecto al eje del orificio
de fijación 52. La cara de apoyo de la figura 9 comprende dos caras
de apoyo, una cara 545 dispuesta radialmente interiormente con
respecto al eje del orificio de fijación 52 y una cara 546
dispuesta radialmente exteriormente con respecto al eje del orificio
de fijación 52. La geometría de las caras de apoyo permite repartir
las zonas de concentración de tensión en la zona de apoyo y en el
caso particular del disco 3 ilustrado en este caso, los modos de
realización ilustrados en las figuras 7, 8 y 9 son ventajosos con
respecto a una sola cara de apoyo (figura 6). Sin embargo, son los
modos de realización de las figuras 8 y 9 los preferidos. En
efecto, estas dos configuraciones garantizan adecuadamente que los
esfuerzos de flexión transmitidos por los brazos se soportarán por
zonas de apoyo dispuestas con precisión radialmente a ambos lados
del eje del orificio de fijación 52.
El puente 55, aunque evita una concentración de
tensión en la perpendicular del abultamiento 64, permite repartir
lo mejor posible los esfuerzos transmitidos por la flexión de un
brazo 6 entre las diferentes zonas de apoyo 541, 542, 543, 544,
554, 546 de dos orificios de fijación 52, situadas a ambos lados de
dicho puente 55.
Claims (15)
1. Disco de rueda (3), especialmente para
vehículo turismo, realizado a partir de una sola pieza de chapa
embutida, con una cara interna y una cara externa y que
comprende:
- -
- una parte circular radialmente exterior de ensamblaje (4) destinada a unirse a una llanta (2),
- -
- una parte radialmente interior de fijación y de centrado (5) a un buje de rueda con una zona de apoyo (51) que comprende un número dado de orificios de fijación (52) y acabada radialmente interiormente por un borde curvado axialmente exteriormente o chimenea de centrado (53), y
- -
- brazos (6) que conectan dichas partes interior (5) y exterior (4), estando dispuesto cada brazo (6) de manera sustancialmente circunferencial entre dos orificios de fijación (52) adyacentes y definiendo los bordes libres (42) radialmente interiores de la parte circular radialmente exterior (4) con los bordes libres laterales de los brazos (61) ventanas (7),
caracterizado porque, para reforzar
mecánicamente cada brazo (6), la zona central de cada uno de los
brazos (6) está deformada para disponer un abultamiento (64)
axialmente hacia atrás exteriormente con respecto a las zonas
laterales (63) del brazo del disco, extendiéndose dicho abultamiento
(64) radialmente a partir de la chimenea de centrado (53)
incluyendo un puente (55) de la parte radialmente interior de
fijación y de centrado (5), a lo largo la parte central de dichos
brazos (6) y hasta la parte circular exterior de ensamblaje (4) y
en el que dicho puente (55) está desplazado axialmente exteriormente
con respecto a la zona de apoyo(51).
2. Disco según la reivindicación 1, en el que,
considerando un plano axial mediano entre dos orificios de fijación
(52) adyacentes, la distancia axial (h) que separa la cara interna
de dichos puentes (55) y la cara interna (P) de dicha zona de apoyo
(51) es superior en cualquier punto al espesor inicial (e) de la
chapa constitutiva del disco de rueda.
3. Disco según una de las reivindicaciones 1 y
2, en el que dichos brazos (6) presentan bordes libres laterales de
corte (62) vueltos hacia la cara interna de dicho disco.
4. Disco según una de las reivindicaciones 1 a
3, en el que los bordes libres radialmente interiores (42) de la
parte circular de ensamblaje (4) están doblados hacia la cara
interna de dicho disco.
5. Disco según una de las reivindicaciones 1 a
4, en el que dichas ventanas (7) se obtienen por corte de dicha
chapa y después por doblado de los bordes (42, 62) hacia la cara
interna del disco.
6. Disco según una de las reivindicaciones 1 a
5, en el que la sección de dichos brazos (6) disminuye de manera
continua de dicha parte radialmente interior (5) hacia dicha parte
circular radialmente exterior (4).
7. Disco según una de las reivindicaciones 1 a
6, en el que la inercia de flexión de dichos brazos disminuye de
manera continua de dicha parte central (5) hacia dicha parte
exterior (4).
8. Disco según una de las reivindicaciones 1 a
7, en el que dicha zona de apoyo (51) presenta alrededor de cada
orificio de fijación (52) al menos dos caras de apoyo (542, 543,
544, 545, 546) distintas.
9. Disco según la reivindicación 8, en el que
dichas dos caras de apoyo (545, 546) distintas están dispuestas
radialmente a ambos lados del eje de dicho orificio de fijación
(52).
10. Disco según la reivindicación 9, en el que
al menos una de las dos caras de apoyo (545, 546) está constituida
por dos caras de apoyo (543, 544) dispuestas circunferencialmente a
ambos lados del eje de dicho orificio de fijación (52).
11. Disco según una de las reivindicaciones 1 a
10, en el que el fondo (65) de dichos abultamientos (64) presenta
orificios cortados.
12. Disco según una de las reivindicaciones 1 a
11, en el que la forma final de los brazos (6) y de las ventanas
(7) se obtiene de manera simultánea en una o varias operaciones de
embutición.
13. Disco según una de las reivindicaciones 1 a
12, en el que, después de que se hayan cortado, los bordes (42, 62)
de las ventanas (7) se desbarban sobre una pieza embutida antes de
doblarse.
14. Disco según una de las reivindicaciones 1 a
13, en el que el número de brazos (6) es 3, 4, 5 ó 6.
15. Rueda (1), especialmente para vehículo
turismo, constituida por el ensamblaje de una llanta (2) y de un
disco (3) según una de las reivindicaciones 1 a 14.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0115742A FR2832956B1 (fr) | 2001-12-03 | 2001-12-03 | Disque de roue automobile, notamment pour vehicule de tourisme |
| FR0115742 | 2001-12-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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