ES2708949T3 - Conexión de cara a buje para una rueda de material compuesto - Google Patents

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Matthew Edward Dingle
Ashley James Denmead
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Abstract

Una rueda (10) de material compuesto que tiene una parte de cara (12) y una parte de buje (14), comprendiendo la parte de buje (14) una placa (16) del buje generalmente en forma de disco, y comprendiendo la parte de cara (12) una pluralidad de radios (18), caracterizada por: un anillo (22) de buje anular que rodea la placa (16) del buje, comprendiendo el anillo (22) del buje una pluralidad de capas de fibras de refuerzo que se extienden en al menos una dirección generalmente circunferencial alrededor del anillo (22) del buje, una primera pluralidad de capas de fibras (24) de refuerzo que se extienden en una dirección (R) generalmente radial en relación a un eje de rotación de la rueda (10), y a lo largo de una cara frontal de cada radio (18), a través de un borde (26) frontal y de una superficie (28) anular interior del anillo (22) del buje y a través de una cara (30) frontal de la placa (16) del buje; una segunda pluralidad de capas de fibras (32) de refuerzo que se extienden en una dirección (R) generalmente radial a lo largo de una cara (33) posterior de cada radio (18), a través de un borde (34) posterior del anillo (22) del buje y a través de una cara (36) posterior de la placa (16) del buje; una tercera pluralidad de capas de fibras (36) de refuerzo, superponiéndose la tercera pluralidad de capas de fibras (36) de refuerzo a la primera y a la segunda capas de fibras (24, 32) de refuerzo, extendiéndose la tercera pluralidad de capas de fibras (36) de refuerzo en una dirección entre +30 grados y +60 grados con la dirección (R) radial; y una cuarta pluralidad de capas de fibras (40) de refuerzo, superponiéndose la cuarta pluralidad de capas de fibras (40) de refuerzo a la primera y a la segunda capas de fibras (24, 32) de refuerzo, extendiéndose la cuarta pluralidad de capas de fibras (40) de refuerzo en una dirección entre -30 grados y -60 grados con la dirección (R) radial.

Description

DESCRIPCION
Conexion de cara a buje para una rueda de material compuesto
Campo de la invencion
La presente invencion hace referencia en general a ruedas de material compuesto para vetnculos y/o aviones. Mas particularmente, la invencion hace referencia a una conexion entre la parte de radio y la parte de buje de una rueda de material compuesto. Por consiguiente, sera conveniente describir la invencion de aqu en adelante en general en relacion a ese ejemplo de aplicacion. Dicho esto, la invencion puede ser utilizada en otras aplicaciones.
Antecedentes de la invencion
Los documentos US 4.376.749 y WO 93/01930 A describen metodos para la fabricacion de una rueda de vehfculo de material compuesto reforzado con fibra.
La siguiente discusion de los antecedentes de la invencion pretende facilitar la comprension de la invencion. Sin embargo, debe senalarse que la discusion no es un reconocimiento o una admision de que cualquiera de los materiales a los que se hace referencia estuvieran publicados, fueran conocidos o parte del conocimiento general comun en la fecha de prioridad de la solicitud.
Las cargas laterales, verticales y de torsion transmitidas a traves del neumatico a la parte de llanta de la rueda de un vetnculo dan como resultado esfuerzos de torsion y de flexion a traves de los radios. Estos esfuerzos deben ser resueltos de forma eficaz en la union del buje para proporcionar una estructura mecanicamente eficiente que proporcione rigidez y resistencia, idealmente sin anadir una considerable masa a la rueda.
Disenos existentes de ruedas de vehfculos de material compuesto conocidos por la solicitante, no cumplen con estos requerimientos fundamentales.
La solicitante es consciente de un intento anterior para producir una rueda de material compuesto. Sin embargo, la solicitante considera que el diseno de dicha rueda es deficiente hasta el grado que incorpora metal para la conexion entre las partes de radio y buje de la rueda, en lugar de utilizar un material compuesto para dicha conexion.
Uno de los disenos anteriores de rueda de material compuesto de la solicitante inclrna cables de fibra de carbono continuos que discurren rectos a traves de la rueda de radio a radio.
Otro de sus disenos utilizaba una estructura preformada a base de un cable alternativo, con la rueda configurada de tal manera que habfa previstos unos orificios de resalte entre los radios, en lugar de estar situados de forma mas central dentro del buje. Esta configuracion mantema la rigidez desde el radio al buje debido a que se mantuvo la profundidad del radio a lo largo de la region de buje de la rueda. En comparacion con intentos anteriores por otros autores, esta disposicion resultaba estructuralmente mas eficiente, y evitaba la necesidad de incorporar estructuras de union realizadas de diferente material (tal como un metal) utilizando ya sea un adhesivo o un elemento de sujecion.
Dicho esto, los disenos de la solicitante a los que se hace referencia anteriormente requenan que los cables se dispongan para evitar el orificio central en la rueda. Se preve un orificio central para el posicionamiento en el buje del vetnculo. En algunas circunstancias, esto tuvo como resultado que los cables fueran mecanizados para producir orificios, y en todos los casos el alineamiento no pudo ser completamente recto desde una cara de la llanta al otro. Los cables se cortaron a menudo en los orificios de pernos que posteriormente se mecanizaban en el buje de la rueda. Todos estos problemas comprometieron la eficiencia e integridad de la estructura final de la rueda.
Mas aun, la solucion del cable tambien era diffcil de colocar en el molde con precision y consistencia, lo que conduda a una variacion inaceptable del proceso.
Los ensayos destructivos tambien identificaron problemas entre las regiones de cable y otras regiones de la estructura de la rueda que la solicitante considero que eran debido a deficiencias en la rigidez. Se observo que se formaron grietas bajo cargas elevadas en la interfaz entre regiones muy ngidas y regiones mas elasticas en la estructura.
Sena, por lo tanto, deseable proporcionar una rueda de material compuesto de resistencia y rigidez mejoradas en la region en la que los radios se encuentran con la region del buje. Mas aun, sena deseable hacerlo sin anadir una masa considerable a la rueda.
Compendio de la invencion
De acuerdo con la presente invencion se preve una rueda de material compuesto con una conexion entre una parte de una cara y una parte de buje de la rueda. La parte de buje comprende una placa del buje en general en forma de disco, y la parte de cara comprende una pluralidad de radios. La rueda ademas comprende:
un anillo de buje anular que rodea la placa del buje, comprendiendo el anillo de buje una pluralidad de capas de fibras de refuerzo que se extienden en al menos una direccion generalmente circunferencial alrededor del anillo del buje;
una primera pluralidad de capas de fibras de refuerzo que se extienden en una direccion generalmente radial en relacion a un eje de rotacion de la rueda, y a lo largo de una cara frontal de cada radio, a traves de un borde frontal y una superficie anular interior del anillo del buje y a traves de una cara frontal de la placa del buje;
una segunda pluralidad de capas de fibras de refuerzo que se extienden en una direccion generalmente radial a lo largo de una cara posterior de cada radio, a traves de un borde posterior del anillo del buje y a traves de una cara posterior de la placa del buje;
una tercera pluralidad de capas de fibras de refuerzo, superponiendose la tercera pluralidad de capas de fibras de refuerzo con la primera y la segunda capas de fibras de refuerzo, extendiendose la tercera pluralidad de capas de fibras de refuerzo en una direccion de entre 30 grados y 60 grados con la direccion radial; y
una cuarta pluralidad de capas de fibras de refuerzo, superponiendose la cuarta pluralidad de capas de fibras de refuerzo con la primera y la segunda capas de fibras de refuerzo, extendiendose la cuarta pluralidad de capas de fibras de refuerzo en una direccion de entre -30 grados y -60 grados con la direccion radial.
De esta manera, los radios se unen a la placa del buje, utilizando el anillo del buje anular. El anillo del buje tiene en cuenta la diferencia entre la profundidad de cada radio y el grosor de la placa del buje.
El anillo del buje es importante para la invencion. Sin este componente, las cargas de torsion y de flexion en los radios de la rueda dan como resultado una distorsion localizada de la estructura de la rueda en la rafz de cada radio, donde el radio se une a la parte del buje. Esto es debido al rapido cambio en la estructura a medida que se produce la transicion de la altura del radio hacia la placa del buje. El anillo de fibras en el anillo del buje proporciona una estructura ngida en la rafz de cada radio.
En una forma preferida, la tercera pluralidad de capas de fibras de refuerzo se extienden aproximadamente a 45 grados con la direccion radial; y la cuarta pluralidad de capas de fibras de refuerzo se extienden aproximadamente a -45 grados con la direccion radial. La combinacion de la tercera y cuarta pluralidad de capas de fibras de refuerzo es denominada por la Solicitante como “envoltura de torsion”.
Hay tambien prevista, preferiblemente, una quinta pluralidad de capas de fibras de refuerzo, y se extienden a traves de la cara posterior de la placa del buje, a traves de un borde posterior del anillo del buje, a traves de una superficie anular exterior del anillo del buje, a traves del borde frontal del anillo del buje, a traves de la superficie anular interior del anillo del buje y a traves de la cara frontal de la placa del buje, superponiendose la tercera y la cuarta pluralidad de capas de fibras de refuerzo con la quinta pluralidad de capas de fibras de refuerzo. La quinta pluralidad de capas de fibras es provista espedficamente para proporcionar un refuerzo estructural alrededor de la parte de buje entre los radios. Como tal, la quinta pluralidad de capas de fibras de refuerzo se extiende, preferiblemente, alrededor del anillo del buje entre una region de base de radios adyacentes.
Preferiblemente, cada una de la primera, segunda, tercera, cuarta y quinta pluralidad de fibras esta compuesta de fibras de carbono.
Las fibras pueden estar provistas en cualquier forma adecuada. Las fibras para al menos una de las pluralidades de capas comprenden, preferiblemente, fibras provistas como uno o mas pre-impregnados, semi-impregnados, telas tejidas o no tejidas, mantas, pre-formas, pre-formas pre-consolidadas, fibras individuales o grupos de fibras, cables, cables de pre-impregnados o una combinacion de los mismos. Se preve que el anillo del buje se pudiera fabricar de un cable unidireccional.
Una vez que las fibras estan dispuestas de forma adecuada, preferiblemente se inyectan y/o impregnan con una matriz y a continuacion se curan. La conexion por lo tanto, comprende preferiblemente ademas una matriz que envuelve la primera, segunda, tercera, cuarta y quinta pluralidad de fibras. Puede utilizarse cualquier matriz adecuada. La matriz es preferiblemente a base de poliester insaturado, poliuretano, ester de polivinilo, epoxi, termoplasticos, compuestos qdmicos similares o combinaciones de los mismos. En una realizacion preferida, la matriz es a base de epoxi. En otra realizacion, la matriz es un material compuesto de matriz metalica.
La rueda de material compuesto se forma preferiblemente como un cuerpo unitario. Esto implica habitualmente la inyeccion y/o impregnacion simultanea de la matriz y a continuacion el curado de cada parte de la rueda de material compuesto. En dichas realizaciones, cada una de la parte del buje y de la parte de cara se encuentra, preferiblemente, al menos parcialmente sin curar en el momento en que se prepara a conexion. La parte de conexion preferiblemente se conforma de manera integral con la rueda de material compuesto.
Puede preverse cualquier cantidad apropiada de capas en cada una de las piezas componentes de la conexion.
Son posibles diversas disposiciones distintas de la tercera y cuarta pluralidad de capas de fibras de refuerzo. En una disposicion, una o mas capas de entre la tercera o cuarta pluralidad de capas de fibras de refuerzo se intercalan entre capas de la otra de entre la tercera o cuarta pluralidad de capas de fibras de refuerzo.
Se ha considerado que, preferiblemente, la primera pluralidad de capas de fibras de refuerzo se extienda radialmente hacia el exterior a lo largo de la cara frontal de cada radio hacia o proximo a un borde anular frontal de una parte de la llanta de la rueda.
Preferiblemente, cada una de la tercera y cuarta pluralidad de capas de fibras de refuerzo se extienden alrededor de cada radio, a traves del borde frontal y la superficie anular interior del anillo del buje y a traves de la cara frontal de la placa del buje, ademas de a traves de la superficie anular exterior del anillo del buje entre los radios.
Se ha considerado que la tercera y cuarta pluralidad de capas de fibras de refuerzo se extiendan hacia el exterior a lo largo de la cara frontal de cada radio hacia o proximo a un borde anular frontal de una parte de la llanta de la rueda.
El diametro interior de la parte del anillo del buje es preferiblemente mayor que el diametro de la placa del buje. Cada una de la primera, segunda, tercera y cuarta pluralidad de capas de fibras de refuerzo puede estar provista en un tejido separado. En dicha disposicion, cada uno de los tejidos separados puede coserse entre sf
Una parte interna de cada radio incluye preferiblemente un material de espuma que proporciona soporte al radio durante el proceso de fabricacion.
Se ha considerado que la placa del buje podna fabricarse a partir de un estratificado de material compuesto con un grosor de entre aproximadamente 8 mm y aproximadamente 20 mm. La placa del buje puede incluir ya sea una pluralidad de orificios para pernos, tal como los previstos en una llanta de rueda convencional, o un orificio situado en el centro para recibir una disposicion de fijacion de bloqueo central, tal como se utiliza a menudo en coches de carreras.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invencion, se proporciona un metodo para conectar entre sf una parte de la cara y una parte del buje de una rueda de material compuesto, en el que la parte del buje comprende una placa de buje generalmente con forma de disco y la parte de la cara comprende una pluralidad de radios. El metodo comprende proporcionar un anillo del buje anular que rodee la placa del buje, comprendiendo el anillo del una pluralidad de capas de fibras de refuerzo que se extienden al menos en una direccion generalmente circunferencial alrededor del anillo del buje. El metodo ademas comprende proporcionar una primera pluralidad de capas de fibras de refuerzo que se extienden en una direccion generalmente radial en relacion a un eje de rotacion de la rueda, y a lo largo de una cara frontal de cada radio, a traves de un borde frontal y una superficie anular interior del anillo del buje y a traves de una cara frontal de la placa del buje. El metodo ademas comprende proporcionar una segunda pluralidad de capas de fibras de refuerzo que se extienden en una direccion generalmente radial a lo largo de una cara posterior de cada radio, a traves de un borde posterior del anillo del buje y a traves de una cara posterior de la placa del buje. Adicionalmente, el metodo comprende proporcionar una tercera pluralidad de capas de fibras de refuerzo, superponiendose la tercera pluralidad de capas de fibras de refuerzo con la primera y segunda capas de fibras de refuerzo, extendiendose la tercera pluralidad de capas de fibras de refuerzo en una direccion entre 30 grados y 60 grados con la direccion radial; y proporcionar una cuarta pluralidad de capas de fibras de refuerzo, superponiendose la cuarta pluralidad de capas de fibras de refuerzo con la primera y segunda capas de fibras de refuerzo, extendiendose la cuarta pluralidad de capas de fibras de refuerzo en una direccion entre -30 grados y -60 grados con la direccion radial.
El metodo puede comprender, mas en particular, proveer a la tercera pluralidad de capas de fibras de refuerzo que se extienden a aproximadamente 45 grados con la direccion radial.
Ademas, el metodo puede comprender mas en particular proveer a la cuarta pluralidad de capas de fibras de refuerzo que se extienden a aproximadamente -45 grados con la direccion radial.
El metodo tambien comprende, preferiblemente, proveer a una quinta pluralidad de capas de fibras de refuerzo que se extienden a traves de la cara posterior de la placa del buje, a traves del borde posterior del anillo del buje, a traves de una superficie anular exterior del anillo del buje, a traves del borde frontal del anillo del buje, a traves de la superficie anular interna del anillo del buje y a traves de la cara frontal de la placa del buje, superponiendose la tercera y la cuarta pluralidad de capas de fibras de refuerzo con la quinta pluralidad de capas de fibras de refuerzo.
Breve descripcion de los dibujos
Sera conveniente describir de aqrn en adelante una realizacion preferida de la invencion en referencia a los dibujos adjuntos. La particularidad de los dibujos ha de ser entendida como no limitativa de la amplia descripcion de la invencion que precede.
La Figura 1 es una vista en perspectiva parcialmente en seccion de una parte de una conexion entre una parte de la cara y una parte de buje de una rueda de material compuesto de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
La Figura 2 es una vista lateral transversal ampliada de una parte de la rueda de material compuesto que se muestra en la Figura 1.
La Figura 3 es otra vista en perspectiva parcialmente en seccion de una parte de la rueda de material compuesto que se muestra en la Figura 1.
Descripcion detallada de los dibujos
En referencia a los dibujos, se ilustra una rueda 10 de material compuesto que tiene una parte de cara 12 y una parte de buje 14. Como puede verse, la parte de buje 14 comprende una placa 16 del buje en forma de disco.
La placa 16 del buje esta fabricada de un estratificado de material compuesto que tiene un grosor de entre 8 mm y 20 mm. La placa 16 del buje puede estar provista de un patron de perno adecuado, dependiendo del vehfculo espedfico en el que la rueda 10 se va a montar. Dicha disposicion se utiliza en la mayona de los vehfculos convencionales. Alternativamente, la placa 16 del buje puede incluir una abertura situada en el centro para recibir una disposicion de bloqueo central, como se utiliza en los coches de carreras.
Puede verse que la parte de cara 12 esta provista con una serie de radios 18 (unicamente algunos de los cuales se ilustran). Los radios 18 se extienden generalmente desde la parte del buje 14 hasta una parte de llanta 20.
La rueda 10 esta provista de una unica conexion entre la parte de cara 12 y la parte de buje 14, que proporciona un nivel deseado de rigidez y resistencia de la rueda. La conexion se muestra mas claramente en la Figura 1.
La conexion comprende un anillo 22 del buje anular que rodea la placa 16 del buje. El anillo 22 del buje comprende una pluralidad de capas de fibras de refuerzo que se extienden en una direccion generalmente circunferencial alrededor del anillo 22 del buje. Se preve que el anillo 22 del buje se podna fabricar de un cable unidireccional. El anillo 22 se situa en la rueda en una etapa apropiada de estratificacion. Deseablemente, el anillo 22 une los extremos de todos los radios 18 del entre sf en un anillo ngido. Por las Figuras 1 y 2 puede verse que el diametro interior del anillo 22 del buje es mayor que el diametro de la placa 16 del buje, de tal manera que el anillo 22 del buje se asienta alrededor de la placa 16 del buje.
La conexion tambien comprende una primera pluralidad de capas de fibras 24 de refuerzo en forma de una tira de radios que se extienden en una direccion R generalmente radial en relacion a un eje de rotacion de la rueda, y a lo largo de una cara frontal de cada radio 18. Tambien se aprecia que las capas de fibras 24 de refuerzo se extienden a traves de un borde 26 frontal y una superficie 28 anular interior del anillo 22 del buje, y a traves de la cara 30 frontal de la placa 16 del buje. Tal como se muestra en la Figura 1, las capas de fibras 24 de refuerzo se extienden radialmente hacia el exterior a lo largo de la cara frontal de cada radio 18 hasta un borde 19 anular frontal de la parte de llanta 20.
La conexion ademas comprende una segunda pluralidad de capas de fibras 32 de refuerzo, tambien en forma de una tira de radios. Las capas de fibras 32 de refuerzo se extienden en una direccion R generalmente radial a lo largo de una cara 33 posterior de cada radio 18. Las capas de fibras 32 de refuerzo tambien se extienden a traves de un borde 34 posterior del anillo 22 del buje, y a traves de una cara 36 posterior de la placa 16 del buje.
Cuando una rueda en un vehfculo se somete a elevadas cargas laterales, durante un viraje o algun otro evento similar, se transmite una fuerza localizada elevada a traves del neumatico a la llanta. Esto tiene como resultado una fuerza de flexion en los radios adyacentes a la carga lateral (aproximadamente perpendicular a, y apuntando hacia, la superficie de la carretera), y una carga de torsion en los radios alineados paralelos a la superficie de la carretera. La disposicion de tiras de radios provista por las capas primera y segunda 24, 32 afronta las cargas de flexion en radios 18 individuales proporcionando una estructura analoga a una viga en I. Las fibras continuas, alineadas proporcionadas por las capas 24, 32 en la parte superior e inferior de los radios 18 proporcionan una rigidez y resistencia optima a la flexion. Las fibras 24, 32 se situan preferiblemente tan lejos del eje neutro de cada radio 18 como sea posible para lograr una estructura eficiente.
Se proporciona tambien una tercera pluralidad de capas de fibras 36 de refuerzo, que tiene la forma de una envoltura de torsion. Las capas de fibras 36 de refuerzo se superponen a la primera y segunda capas de fibras 24, 32 de refuerzo. Las capas de fibras 36 de refuerzo se extienden a traves de la cara frontal de cada radio 18 en una direccion X de aproximadamente 45 grados con la direccion R radial, aunque este angulo puede ser variado dentro de lfmites practicos si se desea. Las capas de fibras 36 de refuerzo tambien se extienden hacia el interior de la parte de buje 14. A este respecto, las capas de fibras 36 de refuerzo se extienden a traves del borde 26 frontal y la superficie 28 anular interior del anillo 22 del buje y a traves de la cara 30 frontal de la placa 16 del buje.
La conexion tambien comprende una cuarta pluralidad de capas de fibras 40 de refuerzo, tambien en forma de una envoltura de torsion. Las capas de fibras 36, 40 pueden integrase en una unica envoltura de torsion. La envoltura de torsion cubre la superficie exterior de cada radio 18. Dicho eso, pueden preverse una capa o capas de acabado (no se muestran) sobre la envoltura de torsion.
Las capas de fibras 40 de refuerzo tambien se superponen a la primera y segunda capa de fibras 24, 32 de refuerzo. Las capas de fibras 40 de refuerzo se extienden en una direccion Y de aproximadamente -45 grados con la direccion R radial, aunque este angulo puede ser variado dentro de lfmites practicos si se desea. Las capas de fibras 40 de refuerzo tambien se extienden hacia el interior de la parte del buje 14, extendiendose a traves del borde 26 frontal y de la superficie 28 anular interior del anillo 22 del buje y a traves de la cara 30 frontal de la placa 16 del buje.
La envoltura de torsion proporcionada por las capas 36, 40 afronta las cargas de torsion transmitidas a traves de los radios 18. Las fibras alineadas a aproximadamente 45/-45 grados en relacion al eje de rotacion resistiran de manera eficiente los esfuerzos cortantes que se generan alrededor de la superficie exterior de cada radio 18. Idealmente, las capas 36, 40 se situan tan lejos del eje de rotacion como sea posible para lograr una estructura eficiente.
Aunque no se muestra claramente en las Figuras, cada una de la tercera y la cuarta pluralidad de capas de fibras 36, 40 de refuerzo se extienden alrededor de cada radio 18, a traves del borde 26 frontal y la superficie 28 anular interior del anillo 22 del buje, y a traves de la cara 30 frontal de la placa 16 del buje, ademas de a traves de la superficie 44 anular exterior del anillo del buje entre los radios.
Tal como se muestra en la Figura 2, se proporciona una quinta pluralidad de capas de fibras 42 de refuerzo. Las capas de fibras 42 de refuerzo se extienden a traves de la cara 36 posterior de la placa 16 del buje, a traves de un borde 34 posterior del anillo 22 del buje, a traves de la superficie 44 anular exterior del anillo 22 del buje, a traves del borde 26 frontal del anillo 22 del buje, a traves de la superficie 28 anular interior del anillo 22 del buje, y a traves de la cara 30 frontal de la placa 16 del buje. En otras palabras, las capas de fibras 42 de refuerzo se extienden alrededor del anillo 22 del buje entre una region 46 base de radios 18 adyacentes. Esta pluralidad adicional de capas de fibras 42 es provista espedficamente para proporcionar un refuerzo estructural alrededor de la parte del buje 14 entre los radios 18.
Ha de entenderse que la tercera y la cuarta pluralidad de capas de fibras 36, 40 de refuerzo se superponen a la quinta pluralidad de capas de fibras 42 de refuerzo.
Tal como se ha expuesto anteriormente, son posibles diversas disposiciones distintas de la tercera y cuarta pluralidad de capas de fibras 36, 40 de refuerzo. En una disposicion, una o mas capas de la cuarta pluralidad de capas de fibras 40 de refuerzo se intercalan entre las capas de la tercera pluralidad de capas de fibras 36 de refuerzo, o viceversa.
Puede verse en la Figura 1, la tercera y cuarta pluralidad de capas de fibras 36, 40 de refuerzo se extienden hacia el exterior a lo largo de la cara frontal de cada radio 18 hacia el borde 19 anular frontal de la parte de llanta 20 de la rueda 10.
En la realizacion ilustrada, cada una de la primera, segunda, tercera, y cuarta (y posiblemente quinta) pluralidad de capas de fibras 24, 32, 36, 40, 42 de refuerzo estan previstas dentro de un unico tejido. Esto puede lograrse entretejiendo la primera, segunda, tercera, cuarta y quinta pluralidad de capas de fibras de refuerzo en el tejido. Como puede apreciarse, combinar las diversas fibras dentro de un unico tejido puede simplificar el proceso de fabricacion de la rueda.
Ha de apreciarse que las Figuras 1 y 2 muestran solamente un unico elemento para cada una de las capas 24, 32, 36, 40, 42; mientras que habna de hecho multiples capas de cada elemento que se superponen en el interior y exterior del anillo 22. Ademas, pueden alinearse otras fibras a lo largo de la estructura (no se muestran). Ha de senalarse que los elementos estructurales no se alinean en una region de la rueda W.
Cada radio 18 incluye una parte 50 interior de un material de espuma. Esto proporciona soporte al radio 18 durante el proceso de fabricacion. Ha de apreciarse que la invencion no pretende estar limitada en forma alguna a la configuracion espedfica de los radios ilustrada y descrita. La invencion contempla la aplicacion a ruedas con una cualquiera de una variedad de configuraciones de los radios. A este respecto, ha de apreciarse que cada uno de los radios 18 no necesita rellenarse con un material de espuma. La cavidad interior de cada radio 18 puede estar, en lugar de ello, vada. Ademas, cada uno de los radios 18 puede ser macizo (es decir, sin una cavidad), si se desea. Ademas, los radios no necesitan tener los lados sustancialmente rectos, tal como se muestra en los dibujos de la solicitud. La invencion tambien esta dirigida a ruedas con radios con una variedad de otras configuraciones, incluyendo radios con lados curvos, y ruedas que tengan aberturas relativamente pequenas previstas entre los radios.
Preferiblemente, cada una de la primera, segunda, tercera y cuarta pluralidad de capas esta provista tan cerca como sea practico a la superficie exterior del radio 18. Esto maximiza la rigidez y resistencia de la disposicion.
La rueda 10 es, de forma deseable, mas ligera, mas estructuralmente eficiente y evita la necesidad de estructuras de union entre el buje y los radios realizados de diferentes materiales, utilizando ya sea un adhesivo o elementos de sujecion, en comparacion con disposiciones existentes conocidas.
Cuando los terminos “comprender”, “comprende”, “comprendido” o “que comprende” se utilizan en esta especificacion (incluyendo las reivindicaciones) han de ser interpretados como que especifican la presencia de caractensticas, numeros enteros, pasos o componentes expuestos, pero que no excluyen la presencia de una o varias de otras caractensticas, numeros enteros, pasos, componentes o grupo de los mismos.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Una rueda (10) de material compuesto que tiene una parte de cara (12) y una parte de buje (14), comprendiendo la parte de buje (14) una placa (16) del buje generalmente en forma de disco, y comprendiendo la parte de cara (12) una pluralidad de radios (18), caracterizada por:
un anillo (22) de buje anular que rodea la placa (16) del buje, comprendiendo el anillo (22) del buje una pluralidad de capas de fibras de refuerzo que se extienden en al menos una direccion generalmente circunferencial alrededor del anillo (22) del buje,
una primera pluralidad de capas de fibras (24) de refuerzo que se extienden en una direccion (R) generalmente radial en relacion a un eje de rotacion de la rueda (10), y a lo largo de una cara frontal de cada radio (18), a traves de un borde (26) frontal y de una superficie (28) anular interior del anillo (22) del buje y a traves de una cara (30) frontal de la placa (16) del buje;
una segunda pluralidad de capas de fibras (32) de refuerzo que se extienden en una direccion (R) generalmente radial a lo largo de una cara (33) posterior de cada radio (18), a traves de un borde (34) posterior del anillo (22) del buje y a traves de una cara (36) posterior de la placa (16) del buje;
una tercera pluralidad de capas de fibras (36) de refuerzo, superponiendose la tercera pluralidad de capas de fibras (36) de refuerzo a la primera y a la segunda capas de fibras (24, 32) de refuerzo, extendiendose la tercera pluralidad de capas de fibras (36) de refuerzo en una direccion entre 30 grados y 60 grados con la direccion (R) radial; y una cuarta pluralidad de capas de fibras (40) de refuerzo, superponiendose la cuarta pluralidad de capas de fibras (40) de refuerzo a la primera y a la segunda capas de fibras (24, 32) de refuerzo, extendiendose la cuarta pluralidad de capas de fibras (40) de refuerzo en una direccion entre -30 grados y -60 grados con la direccion (R) radial.
2. Una rueda (10) de material compuesto segun la reivindicacion 1, caracterizada por que la tercera pluralidad de capas de fibras (36) de refuerzo se extienden aproximadamente a 45 grados con la direccion (R) radial, y ademas caracterizado por que la cuarta pluralidad de capas de fibras (40) de refuerzo se extienden aproximadamente a -45 grados con la direccion (R) radial.
3. Una rueda (10) de material compuesto segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende una quinta pluralidad de fibras (42) de refuerzo que se extienden a traves de una cara (36) posterior de la placa (16) del buje, a traves del borde (34) posterior del anillo (22) del buje, a traves de una superficie (44) anular exterior del anillo (22) del buje, a traves del borde (26) frontal del anillo (22) del buje, a traves de la superficie (28) anular interior del anillo (22) del buje y a traves de la cara (30) frontal de la placa (16) del buje, con la tercera y cuarta pluralidad de capas de fibras (36, 40) de refuerzo superponiendose a la quinta pluralidad de capas de fibras (42) de refuerzo.
4. Una rueda (10) de material compuesto segun la reivindicacion 3, caracterizada por que la quinta pluralidad de capas de fibras (42) de refuerzo se extienden alrededor del anillo (22) del buje entre una region (46) base de radios (18 ) adyacentes.
5. Una rueda (10) de material compuesto segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que el anillo del buje se fabrica a partir de un cable unidireccional.
6. Una rueda (10) de material compuesto segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que una o mas capas de la tercera o cuarta pluralidad de capas de fibras (36, 40) de refuerzo se intercalan entre las capas de las otras de entre la tercera y la cuarta pluralidad de capas de fibras (36, 40) de refuerzo.
7. Una rueda (10) de material compuesto segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que la primera pluralidad de fibras (24) de refuerzo se extienden radialmente hacia el exterior a lo largo de la cara frontal de cada radio (18) hasta o proximo a un borde (19) anular frontal de una parte de llanta (20) de la rueda (10).
8. Una rueda (10) de material compuesto segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que cada una de la tercera y la cuarta pluralidad de capas de fibras (36, 40) de refuerzo se extienden alrededor de cada radio (18), a traves del borde (26) frontal y de la superficie (28) anular interior del anillo (22) del buje, a traves de la cara (30) frontal de la placa (16) del buje, y a traves de la superficie (44) anular exterior del anillo (22) del buje entre los radios (18).
9. Una rueda (10) de material compuesto segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que la tercera y la cuarta pluralidad de capas de fibras (36, 40) de refuerzo se extienden hacia el exterior a lo largo de la cara frontal de cada radio (18) hasta o proximo a un borde (19) anular frontal de una parte de llanta (20) de la rueda (10).
10. Una rueda (10) de material compuesto segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que el diametro interior del anillo (22) del buje es mayor que el diametro de la placa (16) del buje.
11. Una rueda (10) de material compuesto segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que cada una de la primera, segunda, tercera y cuarta pluralidad de capas de fibras (24, 32, 36, 40) de refuerzo esta prevista en un tejido separado.
12. Una rueda (10) de material compuesto segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que la placa (16) se fabrica a partir de un estratificado de material compuesto que tiene un grosor de entre aproximadamente 8 mm y aproximadamente 20 mm, incluyendo la placa (16 ) del buje ya sea una pluralidad de orificios de pernos o un orificio situado en el centro para recibir una disposicion de fijacion de bloqueo central.
13. Un metodo para conectar entre sf una parte de cara (12) y una parte de buje (14) de una rueda (10) de material compuesto, caracterizado por que la parte de buje (14) comprende una placa (16) del buje generalmente en forma de disco y la parte de cara (12) comprende una pluralidad de radios (18), comprendiendo el metodo: proporcionar un anillo (22) del buje anular que rodea la placa (16) del buje, comprendiendo el anillo (22) del buje una pluralidad de capas de fibras de refuerzo que se extienden en una direccion al menos generalmente circunferencial alrededor del anillo (22) del buje,
proporcionar una primera pluralidad de capas de fibras (24) de refuerzo que se extienden en una direccion (R) generalmente radial en relacion a un eje de rotacion de la rueda (10), y a lo largo de una cara frontal de cada radio (18), a traves del borde (26) frontal y de una superficie (28) anular interior del anillo (22) del buje y a traves de una cara (30) frontal de la placa (16) del buje;
proporcionar una segunda pluralidad de capas de fibras (32) de refuerzo que se extienden en una direccion (R) generalmente radial a lo largo de una cara (33) posterior de cada radio (18), a traves de un borde (34) posterior del anillo (22) del buje y a traves de una cara (36) posterior de la placa (16) del buje;
proporcionar una tercera pluralidad de capas de fibras (36) de refuerzo, superponiendose la tercera pluralidad de capas de fibras (36) de refuerzo a la primera y a la segunda capas de fibras (24, 32) de refuerzo, extendiendose la tercera pluralidad de capas de fibras (36) de refuerzo en una direccion entre 30 grados y 60 grados con la direccion (R) radial; y
proporcionar una cuarta pluralidad de capas de fibras (40) de refuerzo, superponiendose la cuarta pluralidad de capas de fibras (40) de refuerzo a la primera y a la segunda capas de fibras (24, 32) de refuerzo, extendiendose la cuarta pluralidad de capas de fibras (40) de refuerzo en una direccion aproximadamente entre -30 grados y -60 grados con la direccion (R) radial.
14. Un metodo segun la reivindicacion 13, y que ademas proporciona la tercera pluralidad de capas de fibras (36) de refuerzo que se extienden aproximadamente a 45 grados en la direccion (R) radial, y que ademas proporciona la cuarta pluralidad de capas de fibras (40) de refuerzo que se extienden aproximadamente a -45 grados en la direccion (R) radial.
15. Un metodo segun la reivindicacion 13 o 14, y que ademas proporciona una quinta pluralidad de capas de fibras (42) de refuerzo que se extienden a traves de la cara (36) posterior de la placa (16) del buje, a traves del borde (34) posterior del anillo (22) del buje, a traves de una superficie (44) anular exterior del anillo (22) del buje, a traves del borde (26) frontal del anillo (22) del buje, a traves de la superficie (28) anular interior del anillo (22) del buje y a traves de la cara (30) frontal de la placa (16) del buje, con la tercera y cuarta pluralidad de capas de fibras (36, 40) de refuerzo superponiendose a la quinta pluralidad de capas de fibras (42) de refuerzo.
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