11 knúmero de publicación: kint. Cl. 7 : B60B 5/02. k 73 Titular/es: Paul D. Olson. k 72 Inventor/es: Jones, Kirk G.

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PATENTES Y MARCAS

ESPA ˜NA

N´umero de publicaci´on:

2 164 656

k

51_{Int. Cl.}7_:

_{B60B 5/02}

k

12

_{TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA}

_T3

k

86 _N´_{umero de solicitud europea:} _93905777.4 k

86 _{Fecha de presentaci´}_on: _29.01.1993 k

87 _N´_{umero de publicaci´}_{on de la solicitud:} _{0 680 414} k

87 _{Fecha de publicaci´}_{on de la solicitud:} _08.11.1995

k

54 _T´ıtulo: _M´_{etodo de fabricaci´}_{on de una rueda de pl´}_{astico para bicicleta mediante moldeo por}

inyecci´on.

k

73_Titular/es: _{Paul D. Olson}

4059 Oceanside Boulevard Oceanside, CA 92056, US y Kirk G. Jones

k

45 _{Fecha de la publicaci´}_{on de la menci´}_{on BOPI:}

01.03.2002

k

72 _Inventor/es: _{Jones, Kirk G.}

k

45 _{Fecha de la publicaci´}_{on del folleto de patente:}

01.03.2002

k

74 _Agente: _{Elzaburu M´}_{arquez, Alberto}

Aviso:

En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Bolet´ın europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art. 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas).

ES

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DESCRIPCION

Método de fabricación de una rueda de pl´ asti-co para bicicleta mediante moldeo por inyección.

Campo del invento

Este invento se refiere a un m´etodo para fa-bricar una rueda de pl´astico para bicicleta, hueca, de una sola pieza.

Breve descripci´on de la t´ecnica anterior

Las ruedas de plástico para bicicletas y otras aplicaciones se han obtenido mediante una diver-sidad de técnicas de moldeo. Gran número de patentes anteriores describen ruedas que se han fabricado mediante moldeo por inyección, pero que no tienen una configuración hueca. En lu-gar de ello, estas ruedas tienen nervios o radios macizos que se extienden entre un cubo central y una llanta exterior. Ejemplos de tales paten-tes son las patenpaten-tes norteamericanas 4.508.392 y 4.793.659. Otros intentos para proporcionar una rueda de plástico moldeada, adecuada para uso en bicicletas, se describen en las patentes norteame-ricanas 3.862.779 y 4.818.034. En estas patentes, se monta una rueda hueca a partir de mitades separadas, formadas como imágenes especulares, y el conjunto es retenido mediante sujetadores o vástagos adecuados. Aunque este enfoque puede proporcionar una rueda hueca, compromete la re-sistencia de la misma y requiere un montaje ma-nual sustancial.

Otro intento para proporcionar una rueda de plástico para bicicleta se describe en la patente norteamericana 4.844.552. Esta patente describe una rueda sin radios que tiene un centro macizo formado por un conjunto de diafragmas anula-res entre un cubo central y una llanta exterior. Aunque no se ha patentado, se ha comercializado con éxito limitado una rueda de plástico mol-deada para bicicleta. Esta rueda es una rueda de plástico de tres radios fabricada aplicando múltiples capas de fibra de grafito impregnada con resina sobre un mandril de caucho que se dis-pone en un molde y se calienta para curar la re-sina. Tras ello, se extrae el mandril de caucho del área del cubo de la rueda y una llanta se-parada y un cubo separado se unen a la rueda mediante pegado secundario. Este procedimiento es muy tedioso y se basa, sustancialmente en la fabricación a mano y por encargo. No ofrece la precisión ni la exactitud que son deseables para conseguir una calidad consistente de la rueda y ésta pierde resistencia debido a que la llanta y el cubo no se forman de una pieza.

El documento US-A-4.511.184 se refiere a un método para fabricar una rueda de plástico, de una sola pieza, para bicicleta, que tiene un cubo central y una llanta anular unidos entre s´ı con ra-dios, mediante moldeo por inyección, que incluye las operaciones de:

proporcionar un molde de inyecci´on que tiene el dise˜no grabado deseado para las superficies ex-teriores de dicha rueda; y

cerrar dicho molde e inyectar plástico fundido, reforzado con fibras en la cavidad del molde y permitir que dicho plástico se enfr´ıe lo suficiente para solidificar en él.

El documento US-A-4.930.843 se refiere a un m´etodo para fabricar una rueda de pl´astico hueca,

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para bicicleta, que tiene un cubo central y una llanta anular, unidos entre s´ı con radios huecos, que incluye las operaciones de:

proporcionar un molde que tiene el diseño gra-bado deseado para las superficies exteriores de di-cha rueda; y disponer capas de fibras en el molde; cerrar dicho molde y permitir que dicho plástico solidifique en él. Por tanto, las capas de fibras son sopladas en el molde mediante bolsas inflables.

Objetivos del invento

Un objetivo de este invento es proporcionar un método mejorado para la fabricación de una rueda hueca con radios, que sea adecuada como rueda de plástico moldeada para bicicleta, con una resistencia y una elasticidad iguales o mayo-res que las de una rueda de radios metálica usual, y que pueda fabricarse mediante técnicas de mol-deo por inyección para fabricación en masa. Este objeto se consigue merced a las caracter´ısticas de la reivindicación 1.

Otros objetivos relacionados resultar´an evi-dentes a partir de la siguiente descripci´on del in-vento.

Breve descripci´on del invento

Este invento se refiere a un método para fa-bricar una rueda de configuración hueca formada enteramente mediante moldeo por inyección de plástico. La rueda tiene un manguito central, en-terizo, para recibir un conjunto de cubo de rueda, al menos tres radios enterizos, huecos, que están situados simétricamente, equiangularmente espa-ciados en torno al cubo, y una llanta anular, for-mada de una pieza, que tiene un canal periférico para recibir una cubierta de neumático. El gro-sor de pared de los costados de la llanta y de los radios y del área del cubo central de la rueda es uniforme, suficiente para proporcionar propieda-des de resistencia y rigidez al menos iguales a las de una rueda de radios metálica.

Breve descripci´on de los dibujos

El invento se describir´a con referencia a los dibujos, en los que:

la Figura 1 es una vista en alzado lateral de una rueda de pl´astico moldeada;

la Figura 2 es una vista en secci´on por la l´ınea 2-2’ de la Fig. 1;

la Figura 7 es una vista ampliada del ´area 7-7’ de la Fig. 6;

la Figura 8 es una vista ampliada del ´area comprendida dentro de la l´ınea 8-8’ de la Fig. 6; la Figura 9 es una vista ampliada del ´area comprendida dentro de la l´ınea 9-9’ de la Fig. 1; la Figura 10 es una vista de borde de la rueda moldeada; y

la Figura 11 es una vista ampliada de un cubo que es alternativo al representado en la Figura 9.

Descripci´on de la realizaci´on preferida

Refiri´endonos ahora a la Figura 1, en ella se muestra la rueda moldeada 10 para bicicleta que tiene un manguito central 12 que, de preferencia,

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tiene una pluralidad de gargantas axiales 14 para recibir un conjunto de cubo usual para cojinetes (no representado). El manguito 12 está formado de una pieza con el resto de la rueda, que com-prende una pluralidad de radios 16, de preferen-cia tres, que se extienden radialmente hapreferen-cia fuera desde un área 18 del cubo hasta una llanta anular 20. La llanta anular 20 está formada con un canal periférico exterior 22 que tiene costados 24 para recibir una cubierta de neumático usual. Como es evidente a partir de las vistas en sección de las Figuras 2, 3 y 4, los radios 16 son de forma elipsoidal, preferiblemente con un contorno elip-soidal alargado como es evidente en las vistas en sección.

La rueda se moldea por inyección de resinas termoplásticas, por ejemplo, nilón, poli(sulfuro de fenileno), poli(éter imida), poliésteres, poliure-tano, etc., o de resinas termocurables, por ejem-plo, resinas epox´ıdicas. Las resinas se refuerzan con fibras cortadas largas, tales como fibras de vidrio o, preferiblemente, fibras de grafito, que se añaden en cantidades que van del 20 a, aproxi-madamente, el 75 por ciento en volumen de la resina. Las fibras que son muy útiles tienen lon-gitudes de entre, aproximadamente, 2,5 mm a, aproximadamente, 19 mm. La resina preferida para la mayor´ıa de las aplicaciones es nilón refor-zado con fibras de grafito en una concentración de, aproximadamente, 50 por ciento en volumen. Las vistas en sección de las Figuras 2-4 y las Figuras 7 y 8 están ampliadas tres veces para ma-yor claridad y el grosor de los costados está au-mentado con fines ilustrativos. Preferiblemente, los radios 16 tienen una relación entre anchura y grosor mayor que la unidad y, de la manera más preferible, mayor que dos en toda su longitud. El grosor de pared de la rueda es uniforme en toda ella y suficiente para proporcionar un comporta-miento igual o mejor que el de una rueda con ra-dios de acero usual para bicicleta. Con el plástico preferido, un grosor de pared comprendido en-tre 1,3 y 3,2 mm, de preferencia unos 2,3 mm, proporciona la rigidez, la resistencia y la flexibili-dad necesarias para igualar o superar el compor-tamiento de una rueda con radios de acero usual para bicicleta.

Refiriéndonos ahora a la Fig. 5, la llanta 20 tiene también forma aerodinámica y, para este fin, la llanta también es hueca y tiene un contorno semi-elipsoidal, con una pared de base ancha 26 que forma la pared inferior del canal periférico exterior 22. El canal periférico 22 tiene, de prefe-rencia, costados paralelos 24 que soportan labios anulares 28 coextensivos, dirigidos hacia dentro, formando as´ı una llanta con canal usual para re-cibir una cubierta de neumático usual para bici-cleta.

Los radios 16 y la llanta 20 están unidos con perfiles de radios suaves. Los radios están for-mados con bordes delantero y trasero 30 y 32, dotados de radios de curvatura en centros 34 y 35 situados fuera de la circunferencia de la llanta. Esta configuración hace que las propiedades aero-dinámicas y de resistencia mecánica de la rueda sean máximas.

Refiriéndonos ahora a las Figs. 6 y 7, resultará evidente la forma del área 18 de cubo central. El

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area 18 se representa en vista en sección en la Fig. 6 y en la vista ampliada de la Fig. 7. Como en ella se ilustra, el área 18 de cubo central también tiene una configuración aerodinámica con un borde ex-terior 19 que tiene asimismo una configuración semi-el´ıptica y también es hueco. El área 18 de cubo tiene un manguito 12 formado de una pieza, situado centralmente, que tiene preferiblemente ranuras axiales 14 como resulta evidente a partir de las Figs. 7 y 9, que permiten la orientación de un conjunto de cubo metálico usual. El manguito 12 tiene una pluralidad de aberturas 17 que co-munican con el interior de cada uno de los radios 16. Como se describe más adelante, estas aber-turas permiten el drenaje del mandril de metal eutéctico fundido después del moldeo de la rueda. La rueda también tiene previstos medios para recibir una válvula de inflado de tipo usual y, con este fin, posee al menos una abertura pasante 36 en la llanta anular 20. Esta abertura 36 se re-presenta con mayor detalle en la Fig. 8, que es una vista ampliada del área comprendida en el interior de la l´ınea 8-8’ de la Fig. 6. Como se ilustra en ella, la abertura pasante 36 está for-mada con bordes perfilados 40 para proporcionar una transición suave y corta a una segunda aber-tura pasante 38 (según el eje geométrico 39) que se extiende transversalmente a la pared de base 26 del canal periférico exterior 22 y que atraviesa la pared lateral de la abertura pasante 36, permi-tiendo as´ı el paso o la introducción de la válvula de inflado usual para una cubierta de neumático inflable.

El cubo 12 y el área 18 alrededor del cubo se representan en las Figs. 9 y 11. Como se ilus-tra en la Fig. 9, el cubo 12 tiene una pluralidad de ranuras axiales parciales 14 que se extienden desde una cara del mismo. Estas ranuras parcia-les reciben nervios axiaparcia-les que están situados en la envuelta cil´ındrica exterior del conjunto estándar de cubo metálico y cojinetes que se monta en el cubo de plástico enterizo 12 de la rueda 10. En la Fig. 11, el cubo de plástico enterizo 12 tiene una pluralidad de cavidades lobulares 14a que reciben lóbulos que están situados en la pared exterior de la envuelta de un conjunto estándar de cubo metálico y cojinetes. Como se muestra en la Fig. 7, los lóbulos 14a o las ranuras 14 se extienden parcialmente a lo largo de la pared interna del cubo 12, preferiblemente desde aproximadamente la tercera parte a aproximadamente la mitad de la longitud axial del cubo 12.

Refiriéndonos ahora a la Fig. 10, la pared de base 26 de la llanta periférica anular 24 de la cu-bierta está formada con una pluralidad de ranuras alargadas 42 que están separadas con un incre-mento angular idéntico en torno a la periferia de la rueda. Esto es deseable para proporcionar un peso m´ınimo y estas ranuras 42 pueden realizarse sin comprometer significativamente la rigidez ni la resistencia de la rueda. Además, las ranuras 42 permiten el drenaje de la mayor parte del me-tal fundido formado cuando se funde el mandril metálico como se describe más adelante.

De acuerdo con el presente invento, la rueda se forma mediante moldeo por inyecci´on. La es-tructura hueca de la rueda se consigue moldeando por inyecci´on una resina en torno a un mandril

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preformado. El mandril debe poderse licuar, es decir, debe ser capaz de cambiar de estado sólido a estado l´ıquido, y en estado sólido debe ser esta-ble frente a las condiciones de moldeo en cuanto a temperatura y presión. También debe ser capaz de cambiar de estado f´ısico, pasando de sólido a l´ıquido en condiciones que no afecten a los pro-ductos moldeados.

Un método consiste en utilizar un mandril for-mado por un metal eutéctico con un punto de fusión ligeramente inferior a la temperatura de fusión del pol´ımero termoplástico. El mandril se forma con tolerancias muy estrechas en relación con las dimensiones interiores de la cavidad del molde de inyección de manera que la rueda hueca que se obtenga tenga un grosor de pared uniforme en toda ella, siendo el grosor como se ha mencio-nado previamente.

Otro m´etodo consiste en utilizar un mandril que se disuelva en un disolvente inocuo para el producto moldeado, por ejemplo, un mandril for-mado de un pol´ımero soluble en agua tal como poli(alcohol vin´ılico) o copol´ımeros acr´ılicos, que pueda incluir una carga mineral para proporcio-narle estabilidad dimensional en las condiciones de moldeo por inyecci´on.

El moldeo por inyección es un procedimiento usual. El pol´ımero se inyecta a una temperatura por encima de su punto de fusión y circula en la cavidad del molde rodeando al mandril. La tem-peratura del molde se controla de manera usual para conseguir la solidificación del pol´ımero, que es expulsado del molde mientras contiene todav´ıa el mandril metálico. Un tiempo de ciclo t´ıpico para el moldeo por inyección está comprendido entre 40 y, aproximadamente, 75 segundos para resinas termoplásticas, y de 2 a aproximadamente

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6 minutos para resinas termocurables.

La rueda moldeada y el mandril de metal eutéctico se ponen entonces en un baño de aceite que se mantiene a la temperatura de fusión del metal eutéctico utilizado para el mandril. El baño de aceite calienta el metal, fundiéndolo y el me-tal fundido es drenado de la rueda terminada a través de las aberturas 42 situadas en torno a la llanta anular 22 de la rueda y de las aberturas 17 del manguito 12 del cubo, con el resultado de que se obtiene una rueda de plástico moldeada enteramente en una sola pieza con un peso, una resistencia y un grosor de pared muy uniformes.

Se sigue el mismo procedimiento con el man-dril soluble. La rueda moldeada y el manman-dril so-luble en agua se disponen en un ba˜no de agua que puede estar calentada a una temperatura mode-rada, por ejemplo de 37,8 a 93,3◦C, para cubrir el margen de disoluci´on del mandril. La rueda se retira luego, se vac´ıa, se enjuaga y se seca para obtener el producto terminado como una rueda hueca, de una sola pieza.

Significativamente, la rueda se obtiene con un alto grado de equilibrado, exigiendo poco tra-bajo para conseguir el equilibrado completo de la misma. El metal eutéctico fundido se acumula como una capa sedimentada dentro del baño de aceite, de donde puede ser drenado para reutili-zarlo en la fabricación de los mandriles.

Se ha descrito el invento con referencia a la realización ilustrada y preferida en la actualidad. No se pretende quede limitado de manera inde-bida por esta descripción de la realización actual-mente preferida. En lugar de ello, se pretende que el invento quede definido por los medios estable-cidos en las reivindicaciones siguientes.

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REIVINDICACIONES

1. Un método de fabricación de una rueda (10) de plástico hueca, de una sola pieza, para bicicleta, que tiene un cubo central (12, 18) y una llanta anular (20) unidos entre s´ı por radios (16) huecos, mediante moldeo por inyección, que incluye las operaciones de:

a. preparar formas de mandril que se adap-ten a las configuraciones internas de dichos radios huecos dicho cubo central y dicha llanta anular a partir de un sólido licuable estable frente a las condiciones de moldeo de plástico y que sea ca-paz de sufrir un cambio de estado f´ısico pasando de sólido a l´ıquido en condiciones inocuas para dicha rueda de bicicleta;

b. colocar dichas formas de mandril dentro de la cavidad de un molde de inyecci´on que tiene el dise˜no grabado deseado para las superficies exte-riores de dicha rueda; y

c. cerrar dicho molde e inyectar pl´astico fun-dido, reforzado con fibras, en la cavidad del molde

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y permitir que dicho pl´astico se enfr´ıe lo suficiente para gelificarse y solidificar en ´el; y

d. retirar el producto moldeado resultante que contiene dichas formas de mandril a un ba˜no en condiciones de licuado del mandril y permitir que el material de dicho mandril escurra de dicho pro-ducto moldeado.

2. El método de fabricación de la reivindi-cación 1, en el que dichas formas de mandril están constituidas por un metal eutéctico y dicho baño se calienta a una temperatura suficiente para fun-dir dicho metal eutéctico.

3. El método de fabricación de la reivindi-cación 1, en el que dichas formas de mandril están constituidas por un metal soluble y dicho baño contiene un disolvente para dicho metal en el que es insoluble dicho plástico de dicha rueda, y dicho disolvente disuelve dichas formas de mandril.

4. El método de fabricación de la reivindi-cación 1, en el que dichas formas de mandril están constituidas por un pol´ımero soluble en agua y di-cho disolvente de didi-cho baño es agua.

NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art. 167.2 del Convenio de Patentes Euro-peas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes euro-peas que designen a España y solicitadas antes del 7-10-1992, no producirán ningún efecto en España en la medida en que confieran protección a produc-tos qu´ımicos y farmacéuticos como tales.

Esta informaci´on no prejuzga que la patente est´e o no inclu´ıda en la mencionada reserva.

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