IT202100015200A1

IT202100015200A1 - Metodo e impianto di produzione di un cerchio per una ruota di un veicolo

Info

Publication number: IT202100015200A1
Application number: IT102021000015200A
Authority: IT
Inventors: Daniel Longhi
Original assignee: Ferrari Spa
Priority date: 2021-06-10
Filing date: 2021-06-10
Publication date: 2022-12-10
Also published as: US11759844B2; US20220395891A1; EP4101557A1

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?METODO E IMPIANTO DI PRODUZIONE DI UN CERCHIO PER UNA RUOTA DI UN VEICOLO?

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione ? relativa ad un metodo e ad un impianto di produzione di un cerchio per una ruota di un veicolo.

ARTE ANTERIORE

Il cerchio (o cerchione) ? l'elemento della ruota che collega il pneumatico al veicolo. Un cerchio dovrebbe essere il pi? leggero possibile, in quanto il cerchio costituisce una massa non sospesa ed aumentando la massa complessiva non sospesa aumenta l'inerzia delle sospensioni, le quali devono gestire pesi maggiori e sono per questo meno reattive, aumentando la difficolt? nel mantenere una tenuta ottimale. Inoltre aumentando la massa del cerchio si aumenta l'inerzia rotazionale (che aumenta la resistenza della ruota a cambiare la sua direzione) con effetti sulla prontezza di sterzata ed aumenta la resistenza della ruota a cambiare accelerazione rotativa sia in frenata che in accelerazione con effetti sulla prontezza di frenata e di accelerazione.

Tradizionalmente per alleggerire il cerchio, il cerchio stesso viene realizzato in lega leggera (a base di alluminio, oppure a base di magnesio che ? pi? costoso e pi? leggero) utilizzando la fusione o la forgiatura. Recentemente ? stato proposto l?utilizzo di un processo di fluoformatura (?flowforming?) che prevede di deformare progressivamente il canale del cerchio attorno ad uno stampo a simmetria cilindrica e consente di ottenere un cerchio che ? pi? leggero e pi? resistente rispetto ai tradizionali cerchi in commercio.

Per alleggerire il cerchio ? stato anche proposto di realizzare l?intero cerchio mediante un processo di manifattura additiva che, tuttavia, risulta particolarmente lungo (e quindi costoso a causa dell?elevato costo orario delle stampanti tridimensionali) per effetto delle elevate dimensioni del cerchio. Inoltre, in un cerchio realizzato mediante un processo di manifattura additiva il canale presenta delle caratteristiche meccaniche non ottimali; infine, a causa delle caratteristiche intrinseche del processo di manifattura additiva, risulta molto difficile (se non impossibile) evitare ovalizzazioni e possibili squilibri del cerchio che riducono ulteriormente la qualit? complessiva del cerchio stesso.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione ? fornire un metodo ed un impianto di produzione di un cerchio per una ruota di un veicolo che permettano di realizzare un cerchio pi? leggero a parit? di prestazioni (ovvero che permettano di alleggerire il cerchio senza penalizzare le prestazioni).

Secondo la presente invenzione vengono forniti un metodo ed un impianto di produzione di un cerchio per una ruota di un veicolo, secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.

Le rivendicazioni descrivono forme di realizzazione preferite della presente invenzione formando parte integrante della presente descrizione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La presente invenzione verr? ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

? la figura 1 ? una vista prospettica di un cerchio realizzato in accordo con la presente invenzione; e

? la figura 2 ? una vista schematica di un impianto di produzione del cerchio della figura 1.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL?INVENZIONE

Nella figura 1, con il numero di riferimento 1 ? indicato nel suo complesso un cerchio per una ruota di un veicolo; ovvero il cerchio 1 ? destinato a ricevere un corrispondente pneumatico e costituisce l'elemento della ruota che collega il pneumatico al veicolo.

Il cerchio 1 comprende un mozzo 2 centrale che viene fissato ad una sospensione del veicolo, un canale 3 opportunamente sagomato sul quale ? direttamente montato il pneumatico, ed una serie di cinque razze 4 che sono disposte radialmente e collegano il canale 3 al mozzo 2 centrale. Il cerchio 1 presenta un asse 5 centrale di simmetria attorno al quale il cerchio 1 ruota in uso.

Nella figura 2, con il numero di riferimento 6 ? indicato nel suo complesso un impianto di produzione in cui viene realizzato il cerchio 1.

L?impianto 6 di produzione comprende una macchina 7 operatrice configurata per realizzare un cerchio 1 provvisorio (ovvero avente una forma provvisoria diversa dalla forma definitiva) provvisto: del mozzo 2 centrale (avente gi? la forma definitiva), di un anello 8 grezzo (avente una forma provvisoria che deve successivamente venire modificata) disposto attorno al mozzo 2 centrale, e della serie di razze 4 (aventi gi? la forma definitiva) che sono disposte radialmente e collegano l?anello 8 grezzo al mozzo 2 centrale. In altre parole, il cerchio 1 provvisorio presenta il mozzo 2 centrale e le razze 4 gi? nella forma definitiva e presenta l?anello 8 grezzo che deve venire ulteriormente lavorato per assumere la forma definitiva e quindi diventare il canale 3.

La macchina 7 operatrice ? configurata per realizzare il cerchio 1 grezzo mediante un processo di manifattura additiva (che aggiunge strato su strato, ovvero opera per strati successivi), ovvero la macchina 9 operatrice comprende una stampante tridimensionale configurata per attuare il processo di manifattura additiva.

L?impianto 6 di produzione comprende una macchina 9 operatrice configurata per sottoporre il cerchio 1 provvisorio ad un processo di fluoformatura che deforma l?anello 8 grezzo determinando un allungamento assiale che trasforma l?anello 8 grezzo nel canale 3 avente la forma definitiva (ovvero la forma finale desiderata).

Al termine del processo di fluoformatura, il cerchio 1 viene preferibilmente sottoposto ad un trattamento termico che migliora le caratteristiche meccaniche. In particolare, l?impianto 6 di produzione comprende un forno (non illustrato), in cui il cerchio 1 che ? stato sottoposto al processo di fluoformatura viene riscaldato ad una temperatura di almeno 500?C per almeno 30 minuti; inoltre, l?impianto 6 di produzione comprende una vasca di tempra in acqua in cui il cerchio 1 caldo uscito dal forno viene immerso per venire temprato in acqua.

Secondo una preferita forma di attuazione, l?anello 8 grezzo presenta una struttura piena priva di cavit? interne. Secondo una preferita forma di attuazione, ciascuna razza 4 presenta (almeno) una struttura reticolare disposta in una zona intermedia tra il mozzo 2 centrale e l?anello 8 grezzo (ovvero tra il mozzo 2 centrale ed il canale 3 dopo che l?anello 8 grezzo ? stato trasformato nel canale 3); preferibilmente (ma non obbligatoriamente), ciascuna struttura reticolare ? per quanto possibile interna (ovvero non ? sostanzialmente visibile dall?esterno) in quanto ? per quanto possibile ricoperta da una pelle continua che nasconde alla vista sostanzialmente tutta la struttura reticolare (in effetti ? impossibile ricoprire completamente una struttura reticolare in quanto la polvere di stampa non fusa rimarrebbe intrappolata all?interno delle razze 4 ed ? necessario pertanto garantire dei fori per permettere la fuoriuscita della polvere non fusa).

Secondo una preferita forma di attuazione il cerchio 1 grezzo viene realizzato in una lega di alluminio, in particolare la lega Alluminio AlSi10.

Le forme di attuazione qui descritte si possono combinare tra loro senza uscire dall'ambito di protezione della presente invenzione.

Il metodo di produzione sopra descritto presenta numerosi vantaggi.

In primo luogo, il metodo di produzione sopra descritto permette di ottenere un cerchio 1 che nello stesso tempo ? molto leggero (pi? leggero di un equivalente cerchio noto realizzato mediante fluoformatura partendo da un cerchio 1 provvisorio fuso o forgiato) e molto prestazionale (pi? prestazionale di un equivalente cerchio noto realizzato mediante fluoformatura partendo da un cerchio 1 provvisorio fuso o forgiato).

Inoltre, il metodo di produzione sopra descritto presenta dei costi complessivi relativamente contenuti (ovvero non troppo pi? elevati dei costi complessivi che si avrebbero realizzando il cerchio 1 provvisorio mediante fusione o forgiatura).

Infine, il metodo di produzione sopra descritto permette una estrema liberta di personalizzazione delle razze 4 e del mozzo 2 centrale, non solo nella struttura interna (avente prevalentemente caratteristiche strutturali) anche nell?aspetto della superficie esterna in vista (aventi prevalentemente caratteristiche estetiche).

Questi risultati vengono ottenuti grazie al fatto di prendere il meglio delle due tecnologie che vengono impiegate (fluoformatura e manifattura additiva) senza gli svantaggi delle due tecnologie stesse. In particolare, la manifattura additiva permette di realizzare il mozzo 2 centrale e le razze 4 con disegni molto complessi (anche reticolari) che ottimizzano prestazioni e pesi, ma non viene utilizzata per realizzare il canale 3 definitivo (che non avrebbe prestazioni ottimali se venisse realizzato mediante manifattura additiva); il canale 3 definitivo viene invece realizzato mediante fluoformatura partendo dall?anello 8 grezzo e quindi anche esso presenta prestazioni e pesi e ottimali.

In altre parole, il cerchio 1 realizzato mediante il metodo di produzione sopra descritto conserva i vantaggi di peso offerti dalla manifattura additiva rispetto alle pi? convenzionali forgiatura e fusione, mantenendo le caratteristiche meccaniche dei canali tradizionali grazie al ricorso alla fluoformatura. Le razze 4 realizzate mediante manifattura additiva possono includere strutture reticolari e contenere sezioni non realizzabili con le tecnologie convenzionali. Combinare le due tecnologie (fluoformatura e manifattura additiva) permette inoltre di risolvere le criticit? che si avrebbero realizzando un cerchio 1 interamente per manifattura additiva: il canale 3 avrebbe caratteristiche meccaniche inferiori e di conseguenza sarebbe necessario utilizzare spessori pi? grandi, inoltre a causa delle caratteristiche intrinseche della tecnologia sarebbe molto difficile, se non impossibile, evitare ovalizzazioni e possibili squilibri.

E? importante osservare che il cerchio 1 provvisorio realizzato mediante manifattura additiva ? molto compatto in quanto l?estensione assiale dell?anello 8 grezzo ? limitata (ovvero molto pi? limitata dell?estensione assiale del canale 3 del cerchio 1 definitivo); grazie a questa compattezza del cerchio 1 provvisorio, la realizzazione del cerchio 1 provvisorio mediante manifattura additiva risulta relativamente veloce (ovvero molto pi? veloce della realizzazione mediante manifattura additiva di un equivalente cerchio 1 definitivo) e quindi relativamente poco costosa (anche considerando l?elevato costo orario delle stampanti tridimensionali).

ELENCO DEI NUMERI DI RIFERIMENTO DELLE FIGURE

1 cerchio

2 mozzo centrale

3 canale

4 razze

5 asse centrale

6 impianto di produzione

7 macchina operatrice

8 anello grezzo

9 macchina operatrice

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I

1) Metodo di produzione di un cerchio (1) per una ruota di un veicolo e comprendente le fasi di:

realizzare un cerchio (1) provvisorio provvisto di un mozzo (2) centrale, di un anello (8) grezzo disposto attorno al mozzo (2) centrale, e di una serie di razze (4) che sono disposte radialmente e collegano l?anello (8) grezzo al mozzo (2) centrale; e

sottoporre il cerchio (1) provvisorio ad un processo di fluoformatura che deforma l?anello (8) grezzo determinando un allungamento assiale che trasforma l?anello (8) grezzo in un canale (3) avente la forma finale desiderata;

il metodo di produzione ? caratterizzato dal fatto che il cerchio (1) provvisorio viene realizzato mediante un processo di manifattura additiva.

2) Metodo di produzione secondo la rivendicazione 1, in cui il processo di manifattura additiva aggiunge strato su strato.

3) Metodo di produzione secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui l?anello (8) grezzo presenta una struttura piena priva di cavit? interne.

4) Metodo di produzione secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, in cui ciascuna razza (4) presenta almeno una struttura reticolare disposta in una zona intermedia tra il mozzo (2) centrale e l?anello (8) grezzo.

5) Metodo di produzione secondo la rivendicazione 4, in cui ciascuna struttura reticolare ? interna ed ? ricoperta da una pelle continua.

6) Metodo di produzione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui il cerchio (1) grezzo viene realizzato in una lega di alluminio, in particolare la lega Alluminio AlSi10.

7) Metodo di produzione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6 e comprendente l?ulteriore fase di sottoporre il cerchio (1) ad un trattamento termico dopo il processo di fluoformatura.

8) Metodo di produzione secondo la rivendicazione 7, in cui il trattamento termico prevede di riscaldare il cerchio (1) ad una temperatura di almeno 500?C per almeno 30 minuti e quindi di temprare il cerchio (1) in acqua.

9) Impianto (6) di produzione di un cerchio (1) per una ruota di un veicolo e comprendente:

una prima macchina (7) operatrice configurata per realizzare un cerchio (1) provvisorio provvisto di un mozzo (2) centrale, di un anello (8) grezzo disposto attorno al mozzo (2) centrale, e di una serie di razze (4) che sono disposte radialmente e collegano l?anello (8) grezzo al mozzo (2) centrale; ed

una seconda macchina (9) operatrice configurata per sottoporre il cerchio (1) provvisorio ad un processo di fluoformatura che deforma l?anello (8) grezzo determinando un allungamento assiale che trasforma l?anello (8) grezzo in un canale (3) avente la forma finale desiderata;

l?impianto (6) di produzione ? caratterizzato dal fatto che la seconda macchina (9) operatrice ? configurata per realizzare il cerchio (1) grezzo mediante un processo di manifattura additiva.

10) Impianto (6) di produzione la rivendicazione 9, in cui la seconda macchina (9) operatrice comprende una stampante tridimensionale configurata per attuare il processo di manifattura additiva.