ES2213239T3 - Rueda de neumatico y sus componentes. - Google Patents
Rueda de neumatico y sus componentes.Info
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Abstract
UNA RUEDA NEUMATICA PARA VEHICULOS COMPRENDE UNA LLANTA DE MONTAJE QUE PUEDE ASOCIARSE CON UN CUBO DEL VEHICULO, Y QUE ESTA PROVISTA DE DOS ASIENTOS DE TALON QUE FORMAN UN CONO, PARA SU ACOPLAMIENTO CON TALONES CORRESPONDIENTES DE UN NEUMATICO, CON SU VERTICE EN DICHO EJE DE ROTACION, EN UNA POSICION AXIALMENTE EXTERIOR A DICHA LLANTA. UN NEUMATICO QUE COMPRENDE UNA CARCASA TOROIDAL, PROVISTA DE UN TRAMO DE CORONA CONECTADO A UN PAR DE PAREDES LATERALES ENFRENTADAS AXIALMENTE QUE TERMINAN EN TALONES, PARA SU ACOPLAMIENTO CON LOS ASIENTOS DE TALON CORRESPONDIENTES CONFORMADOS EN LA LLANTA, TENIENDO DICHO NEUMATICO SU ANCHURA MAXIMA EN LA ZONA DE DICHOS TALONES, Y UN TUBO INTERIOR INSERTADO EN LA CAVIDAD TOROIDAL, DEFINIDA ENTRE EL NEUMATICO Y LA LLANTA, EXPANDIBLE ELASTICAMENTE USANDO LA INTRODUCCION DE FLUIDO A PRESION EN SU VOLUMEN INTERNO, Y PROVISTO DE UN DISPOSITIVO HINCHANTE Y DESHINCHANTE, INSERTADO EN LA PARED DE DICHO TUBO INTERIOR, SIN NINGUN ELEMENTO PARA SU CONEXION CON EL ENTORNO EXTERIOR DE LA RUEDA, ATRAVESANDO EN PARTICULAR LA PARED DE LA LLANTA.
Description
Rueda de neumático y sus componentes.
La presente invención se refiere a una rueda de
neumático de un vehículo, es decir al conjunto que comprende una
llanta de montaje diseñada para conexión a un cubo del mismo
vehículo, un neumático montado sobre dicha llanta de montaje y un
tubo interior insertado dentro de dicho neumático, diseñado para
hincharse con un fluido bajo presión a través de un dispositivo de
hinchado especial.
Más en particular, la invención se refiere,
aunque no exclusivamente, a una rueda de neumático para ser
utilizada en vehículos de motor con características de
funcionamiento muy altas, es decir, vehículos que son capaces de
producir una torsión de conducción muy alta y alcanzar altas
velocidades tanto en secciones de carretera rectas como en
curvas.
Las ruedas de neumáticos del tipo descrito deben
ser capaces de satisfacer completamente varios
requerimientos-además, parcialmente conflictivos
unos con otros-que están asociados con las
características de funcionamiento requeridas por el mercado de
hoy.
En particular, deben ser capaces de proporcionar
al vehículo un funcionamiento de manejo excelente -particularmente
en lo que se refiere a la estabilidad direccional y transversal-,
fuerza de agarre a la carretera y tracción en cualquier tipo de
suelo, resistencia al aquaplaning, confort, así como la capacidad de
continuar rodando sobre una distancia razonable aún en el caso de
pérdida parcial o total de aire (condiciones de carrera
deshinchada), sin el riesgo de "destalonamiento", es decir la
condición donde una o ambos talones del neumático se salen del
asiento asociado formado sobre la llanta.
Los solicitantes han observado que, hasta ahora,
estos requerimientos generalmente han sido satisfechos de forma
individual por medio de un único componente de aquellos que
constituyen la rueda: por lo tanto el manejo se ha atribuido a las
características de funcionamiento del neumático, mientras que la
resistencia al "destalonamiento" se ha sought alter por medio
de dar la forma adecuada a los asientos de talón. En lo que se
refiere a la denominada "capacidad de carrera deshinchado",
según un primer procedimiento, esto se ha obtenido por medio de la
modificación de la estructura de carcasa, reforzando las paredes
laterales del neumático de forma de proporcionarle una capacidad de
auto-soporte; por vía de una alternativa, en
neumáticos sin tubo esta capacidad se ha proporcionado por medio de
soportes adecuados montados sobre la llanta e insertados dentro del
neumático, mientras que en neumáticos con tubos internos se ha
empleado una cámara de aire o tubo interior, dividido en una
pluralidad de compartimientos circunferenciales o transversales
independientes unos de otros.
La presencia de varios compartimientos
independientes permite que el neumático está provisto de una presión
de hinchado suficiente y de capacidad para recorrido de emergencia,
aún cuando uno de dichos compartimientos ha sufrido un pinchazo.
Se ha encontrado que todas estas soluciones,
comparadas con las ventajas ofrecidas, también tienen varias
desventajas de forma que el resultado global se ve penalizado.
En particular, los solicitantes han observado
que:
El incremento en la rigidez estructural de las
paredes laterales resulta en un mayor peso del neumático y una mayor
rigidez del mismo en todas las direcciones - longitudinal,
transversal y vertical - lo cual tiene un efecto negativo sobre el
funcionamiento de la conducción bajo condiciones normales, y sobre
el confort;
El uso de un soporte en el interior del neumático
incrementa el peso del neumático y no proporciona ninguna garantía
en lo que se refiere a mayor resistencia durante las condiciones de
recorrido deshinchado, cuando el peso del automóvil se transmite
sobre el soporte con contacto de fricción entre la superficie
radialmente interna del neumático y la superficie radialmente
externa del soporte; y
La solución con el tubo interno no es práctica
con los neumáticos llamados de bajo perfil, es decir, aquellos
neumáticos que tienen una sección elíptica alargada a lo largo del
eje de rotación, en el que se encontraron dificultades tanto en lo
que respecta a la inserción como al uso.
Los solicitantes han sido capaces de establecer,
de hecho, que la inserción del tubo interno entre el neumático y la
llanta es más difícil cuanto menor sea la sección transversal del
neumático. Además de esto, los tubos internos tradicionales, durante
el hinchado, asumen un perfil que es substancialmente circular en
sección transversal y no combinan adecuadamente con el perfil
elíptico del neumático de bajo perfil, produciendo pliegues que se
forman sobre la parte superior entre sí y evitan una extensión
correcta y completa de las paredes del tubo interno sobre la
superficie interna de la cavidad toroidal, en particular a lo largo
de los flancos del neumático. De esta manera, la cavidad toroidal no
se llena adecuadamente y se produce un estado dañino de las
tensiones internas en la pared del tubo interno, que afecta de
manera adversa a la duración del mismo.
Además, tal como se ha percibido por los
solicitantes, otros problemas están asociados con el hecho de que
los tubos internos tradicionales están provistos de una válvula de
hinchado que comprende un vástago que pasa a través de la llanta
para conectarse con el ambiente externo fuera de la rueda. En
condiciones particulares de desplazamiento del neumático, este hecho
representa un riesgo que actualmente todavía no se ha eliminado: se
ha encontrado que, en el caso de aceleraciones o desaceleraciones
súbitas del vehículo, tales como las que se producen mediante
vehículos de alto rendimiento que transmiten al suelo valores de
torsión muy altos, se puede producir el deslizamiento del neumático
respecto a la llanta, con el consiguiente desgarro del tubo interno
en la base de la válvula o cizalladura del vástago de la válvula.
Cuando esto ocurre, hay un deshinchado inmediato del vehículo y la
pérdida asociada de estabilidad del vehículo, con un serio peligro
para las vidas del conductor y los pasajeros del propio
vehículo.
Incluso la proposición más reciente para mejorar
el comportamiento de las ruedas de neumáticos citadas anteriormente
en lo que respecta a la capacidad de rodamiento en plano, y la
resistencia al destalonamiento no ha divergido de la técnica
conocida, previendo una inserción sólida en el interior de la
cavidad definida por el conjunto de llanta y neumático.
Para el propósito de conveniencia de la
descripción, se indica aquí que este conjunto tiene una llanta de
montaje que está provista de asientos de talón cónicos, cuyo extremo
axialmente externo tiene un diámetro menor que el del extremo
axialmente interno y está asociado con un neumático de carcasa
radial, cuyos talones encajan con los correspondientes asientos
sobre la llanta mientras la carcasa tiene un perfil meridiano, en
sección transversal, con una dirección de curvatura constante, cuya
tangente, en la proximidad de los núcleos de talón, es
substancialmente paralela al plano ecuatorial.
En la realización propuesta, la llanta tiene
asientos de talón de diferente diámetro y el asiento de talón de
mayor diámetro está delimitado en una posición axialmente interna
mediante un lateral que es de una altura considerable para evitar el
destalonamiento de ese lado, pero es difícil de pasar sobre el
mismo. La rueda se completa con un anillo de soporte de la banda de
rodadura que se extiende radialmente sobre aproximadamente la mitad
de la altura en sección transversal del neumático: el anillo está
colocado sobre la llanta, en la proximidad del asiento de talón de
menor diámetro y, en el caso de deshinchado del neumático, bloquea
en posición el talón adyacente, evitando el destalonamiento del
neumático sobre el lado correspondiente. Esta rueda se describe en
detalle por ejemplo en la patente US-5.634.993, a la
cual hay que referirse para mayor información.
La patente
GB-2.104.012-A describe un tubo
interno para un neumático dividido en tres compartimentos anulares
mediante dos paredes de división que son de construcción a modo de
fuelle, para poder sellar contra una pared externa del tubo en el
caso de deshinchado de los compartimentos. Está prevista una válvula
para el simultáneo hinchado/igualación de los compartimentos a
través de las entradas.
La patente US-4.216.809 describe
una estructura de inserción que se extiende plana para un neumático,
en el que la estructura de inserción comprende un material
elastomérico homogéneo y está totalmente encerrada y reumáticamente
hinchada. Durante la condición deshinchada del neumático, la
estructura de inserción soporta el neumático y su carga en una
deflexión que evita el deterioro excesivamente rápido del neumático
mientras rueda en la condición deshinchada plana.
Los solicitantes se han dado cuenta que estas
soluciones no son completamente satisfactorias en relación con los
altos estándares de calidad y rendimiento que se son requeridos
actualmente por el mercado, es decir, por los fabricantes de
vehículos, por los vendedores de neumáticos y por los propios
usuarios. En particular, han percibido que la versión sin soporte de
la banda de rodadura provoca el retorno de neumáticos con flancos de
autosoporte reforzados, mientras que el anillo de soporte sólido
interno reduce el volumen del aire de hinchado que ya es pequeño en
neumáticos de bajo perfil, reduciendo así el confort, limita la
capacidad de deformación vertical del neumático, afectando
adversamente el rendimiento de conducción, aumenta la masa térmica
que forma una barrera perjudicial contra la disipación del calor
producido durante el uso, y requiere una forma constructiva
particular de la llanta, que produce la necesidad de un diámetro
diferente de los asientos de talón de la llanta, que realizan el
montaje y desmontaje del anillo en particular, y el conjunto de la
rueda en su totalidad, difícil.
Habiéndose dicho todo esto, los solicitantes han
descubierto ahora que las características de rendimiento de una
rueda de neumático de vehículo se pueden mejorar más usando un
conjunto de elementos parcialmente conocidos y parcialmente nuevos,
que forma un sistema de neumático capaz de desarrollar una
interacción mutua entre los mismos, produciendo una nueva rueda de
neumático de vehículo que satisface al mismo tiempo y de una manera
óptima las características de rendimiento requeridas por los
vehículos modernos.
La rueda citada anteriormente comprende
esencialmente una llanta de rueda con asientos de talón que están
inclinados hacia el eje de rotación, procediendo axialmente hacia el
exterior alejándose del plano ecuatorial; un neumático provisto de
talones externamente conformados de la manera de los
correspondientes asientos sobre la llanta y con un perfil de
carcasa, visto en sección transversal, que tiene su anchura axial
máxima en la zona de dichos talones, que están preferiblemente
formados con una nueva estructura para fijar la tela de carcasa al
núcleo de refuerzo del talón; y un tubo interno, que preferiblemente
tiene una sección transversal elíptica y que se puede hinchar
mediante un dispositivo de hinchado que no tiene ningún elemento
para su conexión al ambiente fuera de la rueda, en particular
pasando a través de la pared de la llanta.
La invención, por lo tanto, se refiere a una
rueda de neumático para vehículos, según la reivindicación 1.
La rueda de neumático citada anteriormente está
provista, sobre la llanta, de medios para introducir y retirar
fluido bajo presión respectivamente hacia y desde dicha cavidad
toroidal definida entre el neumático y la llanta.
Preferiblemente, el ángulo en el vértice de
dichas superficies cónicas respecto a los asientos de talón está
comprendido entre 8º y 60º. Los asientos de talón citados
anteriormente están axialmente delimitados hacia el exterior, cada
uno, por medio de un reborde que diverge en una dirección
radialmente fuera de la llanta e inclinado respecto al plano
ecuatorial según un ángulo comprendido entre 40º y 50º, mientras que
hacia el interior están cada uno delimitados por un lateral, con su
superficie axialmente exterior que converge hacia el plano
ecuatorial en una dirección radialmente exterior a la llanta e
inclinado respecto a dicho plano según un ángulo de entre 0º y
30º.
Incluso más preferiblemente, la diferencia entre
el diámetro máximo de dicha porción central, en la superficie
radialmente externa del cuerpo cilíndrico antes mencionado, y el
diámetro mínimo de los asientos de talón está entre el 10% y el 20%
del valor de dicho diámetro mínimo; la diferencia entre el diámetro
externo de dicho reborde y el diámetro mínimo del correspondiente
asiento de talón se halla entre el 1% y el 5% del valor de dicho
diámetro mínimo.
Según un segundo aspecto de la misma, la
invención también se refiere a una rueda de neumático tal como se ha
descrito, en la que los asientos de talón tienen una distancia
diferente desde el eje de rotación de dicha rueda, donde la
diferencia entre el diámetro mínimo del asiento de talón de mayor
diámetro y el diámetro máximo del asiento diámetro menor, que es
axialmente opuesto, está comprendida entre el 3% y el 6% del valor
de dicho diámetro máximo.
Preferiblemente, la llanta está diseñada para
montarse en el vehículo con el asiento de talón de mayor diámetro
enfrentando al propio vehículo.
Según un aspecto diferente de la misma, la
invención se refiere a una rueda de neumático del tipo descrito,
colocada con un neumático en el que el núcleo de refuerzo de talón
comprende por lo menos dos capas radialmente superpuestas de
alambres de metal que están enrollados en vueltas dispuestas
axialmente a lo largo una de otra y que se extienden sustancialmente
sobre la extensión axial completa del correspondiente asiento de
talón y están dispuestos sustancialmente paralelos a la superficie
del asiento de talón, donde el diámetro mínimo de la capa
radialmente más interna no es menor que el diámetro del reborde
adyacente y su diámetro máximo no es mayor que el diámetro del
lateral adyacente.
Las capas están preferiblemente formadas por
alambres hechos de acero con un alto contenido de carbono y pueden
consistir en una espiral de un único alambre de metal, con un
diámetro de entre 0,9 mm y 1,5 mm, o una espiral de cuerda de metal
enrollada, cuyos filamentos básicos de dichas hebras tienen un
diámetro de entre 0,22 mm y 0,38 mm.
El núcleo de talón puede comprender capas que
consisten en filamentos básicos o capas de cuerdas o una combinación
de capas de dichas capas.
Con este tipo de núcleo de talón, preferiblemente
el extremo de la tela de carcasa está insertado, axialmente desde el
interior al exterior, entre dichas capas.
En una realización preferida en la que dicha tela
de carcasa comprende dos porciones axialmente separadas de tejido,
una primera porción de tejido está dispuesta en una posición
radialmente en el interior de la capa radialmente más interna de
alambres de metal, mientras que la segunda porción de tejido está
insertada en una posición radialmente el interior de la capa
radialmente más externa de dichos alambres, separada de la capa
radialmente más interna mediante una inserción de material
elastomérico que se extiende radialmente más allá del extremo
axialmente interno de dichas capas de alambres de metal hacia el
flanco del neumático, y que tiene una dureza no inferior a 70º Shore
A.
Según otro aspecto de la misma, la invención se
refiere a una rueda de neumático tal como se ha descrito, en la que
el tubo interno se ha moldeado y vulcanizado con una forma toroidal
que tiene un volumen interno no inferior a un tercio del volumen
final de uso, y preferiblemente se ha moldeado y vulcanizado con una
forma elíptica.
El tubo interno comprende por lo menos dos
volúmenes circunferenciales que están separados y son independientes
entre sí, estando separados por una pared longitudinal extendida en
un plano perpendicular al eje de rotación de la rueda, estando
provisto cada uno de dichos volúmenes circunferenciales de dicho
dispositivo de hinchado. Esta pared tiene una rigidez que es mayor
que la de la parte axialmente más externa, es decir, los flancos, de
dicho tubo interno. Además o como alternativa, esta pared contiene
por lo menos un conducto que se extiende internamente sobre toda la
extensión radial de la pared, abriéndose sobre las superficies
extradós e intradós del tubo interno.
Según todavía otro aspecto de la misma, la
invención se refiere a una rueda de neumático tal como se ha
descrito, en la que dicho dispositivo de hinchado y deshinchado
comprende un cuerpo rígido que incorpora una válvula de hinchado,
una válvula de calibración y una válvula de descarga.
En cualquier caso, la presente invención se
entenderá mejor ahora con referencia a la descripción adjunta y las
figuras adjuntas, proporcionadas solamente a modo de explicación y
sin intención de limitar de ninguna manera, en los que:
La figura 1 muestra una vista en sección
transversal parcial de la rueda según la invención en una
realización preferida, incluyendo una nueva estructura de talón para
el neumático asociado;
La figura 2 muestra la rueda según la figura 1,
sin tubo interno, en una segunda realización de la llanta y de los
talones del neumático;
La figura 3 muestra, otra vez en sección
transversal, un ejemplo de una realización preferida del tubo
interno según la invención;
La figura 4 muestra la rueda según la invención,
después del montaje de los elementos del componente, antes del
hinchado del tubo interno;
Las figuras 5 a 7 muestran tres vistas
diferentes, respectivamente una vista en sección transversal axial y
dos secciones separadas perpendiculares al eje, de una realización
preferida del dispositivo para hinchar el tubo interno.
Con referencia a la figura 1, la rueda según la
invención comprende una llanta de montaje 1 sobre la que se monta un
neumático 2: la cavidad toroidal definida entre la superficie
interna del neumático y la superficie radialmente externa de la
llanta contiene un tubo interno 3 provisto de por lo menos un
dispositivo de hinchado 4 que se puede hinchar mediante la
introducción de aire desde el exterior de la llanta a través de una
válvula especial 5. El tubo interno citado anteriormente, que se
dilata en respuesta al efecto de la presión de hinchado, ocupa toda
la cavidad y se apoya contra las superficies citadas anteriormente
del neumático y de la llanta.
La llanta 1 comprende un cuerpo substancialmente
cilíndrico 12, cuyo eje (no representado) forma el eje de rotación
de la rueda y que está conectado a un disco 13 dispuesto en un plano
perpendicular al eje de rotación y que tiene la función de sujetar
la llanta, y así la rueda, a un cubo del vehículo.
La superficie radialmente externa del cuerpo
citado anteriormente tiene dos porciones laterales 11, que están
diseñadas para formar los asientos de talón para su acoplamiento con
correspondientes talones del neumático, y están cada uno colocado
según una superficie cónica con su vértice sobre el eje de rotación,
en una posición axialmente en el exterior del asiento respecto a la
llanta, y una porción central radialmente más hacia el interior, con
un diámetro máximo menor que el diámetro mínimo de los asientos de
talón.
De una manera más precisa, el diámetro
radialmente externo D_{c} del extremo axialmente externo del
asiento de talón 11 identifica el diámetro de ajuste del neumático y
se toma como que es el diámetro nominal de la llanta: la superficie
radialmente externa de la porción central citada anteriormente de la
llanta tiene un diámetro d_{c} con un valor preferiblemente entre
el 80% y el 90% de D_{c}.
Preferiblemente, el ángulo en el vértice de
dichas superficies cónicas de los asientos de talón está entre 8º y
60º, es decir, el ángulo w de dichas superficies cónicas respecto al
eje de rotación es entre 4º y 30º; en el ejemplo representado es
igual a 15º, siendo el mismo para los dos asientos. Además, el
ángulo de un asiento puede ser también diferente del ángulo del otro
asiento, si esto se prueba que es más ventajoso, aunque es
preferiblemente siempre dentro del rango de los valores
especificados anteriormente.
Los asientos de talón están axialmente
delimitados hacia el exterior, cada uno mediante un reborde 14 que
diverge preferiblemente en una dirección radialmente externa fuera
de la llanta e inclinada respecto al plano ecuatorial según un
ángulo x, que está preferiblemente entre 40º y 50º, y en el ejemplo
representado es igual a 45º, siendo el mismo para los dos rebordes.
Además, el ángulo de un reborde puede ser también diferente del
ángulo del otro reborde, si este es más ventajoso, aunque siempre es
preferiblemente dentro del rango de los valores especificados
anteriormente.
El diámetro radialmente externo d_{F} de dichos
rebordes excede del diámetro nominal de la llanta mediante un valor
preferiblemente entre el 1% y el 5% de dicho diámetro nominal.
Los asientos de talón están axialmente
delimitados hacia el interior, cada uno mediante un lateral 15 con
una superficie axialmente externa que converge preferiblemente hacia
el plano ecuatorial en una dirección radialmente fuera de la llanta
e incluida respecto a dicho plano según un ángulo y que está
preferiblemente incluido entre 0º y 30º, y que, en el ejemplo
representado, es igual a 15º, siendo el mismo para ambos laterales.
Además, el ángulo de un lateral puede ser también diferente del
ángulo del lateral opuesto, si esto es más ventajoso, aunque está
preferiblemente siempre dentro del rango de los valores
especificados anteriormente.
El valor del diámetro radialmente externo d_{R}
de dichos laterales está preferiblemente incluido entre el 106% y el
108% del valor del diámetro nominal.
La porción central radialmente más hacia el
interior de la llanta está conectada a los asientos de talón citados
anteriormente mediante dos paredes 10, que preferiblemente divergen
y se extienden radialmente hacia el exterior y que, juntas, definen
un canal útil para facilitar el montaje del neumático y el tubo
interno sobre la llanta: en una pared del canal está ventajosamente
formado un orificio en el que está montado una válvula de hinchado 5
del tipo comúnmente usada con neumáticos sin tubo.
La distancia axial máxima entre los rebordes 14
citados anteriormente define la anchura L de la llanta.
El neumático 2 comprende una carcasa de forma
toroidal que tiene una porción periférica 21 y dos flancos
axialmente opuestos 22 que terminan en un par de talones 23, cada
uno provisto de por lo menos un refuerzo de núcleo de talón 24 para
fijar el neumático a la correspondiente llanta de montaje 1.
Una banda de rodadura 26 está situada sobre la
periferia de dicha carcasa y está moldeada con un diseño en relieve
que comprende ranuras 27 y cortes 28, de una manera conocida por sí
misma, que están colocados de manera variada dependiendo del tipo de
uso previsto para el neumático.
La carcasa está provista de por lo menos una tela
de refuerzo 29 que se extiende desde talón a talón, con sus extremos
fijados a los núcleos de talón citados anteriormente.
Si el neumático es de tipo radial, las cuerdas de
refuerzo de la tela citada anteriormente están dispuestas
substancialmente en planos que contienen el eje de rotación del
neumático; además, entre la carcasa y la banda de rodadura está
insertada una estructura de cintura que comprende preferiblemente
por lo menos dos capas radialmente superpuestas 201 y 202 de cuerdas
de metal, que son paralelas entre sí en cada capa e intersectan con
las de la capa adyacente y que están inclinadas, preferiblemente de
una manera simétrica respecto al plano ecuatorial del neumático.
Incluso más preferiblemente, la estructura citada anteriormente, en
una posición radialmente externa, también comprende una capa
adicional de cuerdas textiles 203, que están ventajosamente hechas
de material que se puede contraer por calor y dispuestas paralelas
al plano ecuatorial.
El ángulo de inclinación de las cuerdas de las
capas de cintura que intersectan, respecto al plano ecuatorial, está
preferiblemente entre 5º y 30º: en conexión con realizaciones
específicas de la estructura de cintura y/o del neumático, el ángulo
citado anteriormente puede tener también un valor diferente en las
dos capas.
El neumático citado anteriormente tiene su
anchura máxima L_{P} en el punto correspondiente a la máxima
extensión axial de los talones, y esta anchura es por lo menos
igual, pero preferiblemente mayor, que la anchura máxima L_{C}
medida sobre los flancos del neumático.
En otras palabras, el perfil externo de la
sección transversal del neumático no se extiende axialmente más allá
del borde externo del reborde 14 de su llanta de montaje.
El talón del neumático está conformado
externamente para coincidir por lo menos con el perfil del asiento
de talón y las paredes adyacentes del reborde y el lateral: sin
embargo, preferiblemente se extiende en una dirección axial hacia el
exterior para cubrir también la superficie radialmente externa del
reborde 14.
La estructura interna del talón puede comprender
un núcleo de refuerzo del talón 24 hecho con una de las diferentes
estructuras conocidas, por ejemplo del tipo agrupado o enrollado; en
cualquier caso, el diámetro radialmente interno d_{B} de dicho
núcleo de talón debe tener un valor no inferior a d_{F} y no mayor
que d_{R}.
La figura 1 representa, en la mitad de la
izquierda, una realización particular preferida de una estructura de
talón, según la invención.
En esta realización, el núcleo de talón comprende
por lo menos dos capas radialmente superpuestas 241 y 242 de
alambres de metal, que están enrolladas en vueltas dispuestas
axialmente uno al lado del otro, y que se extienden substancialmente
sobre toda la extensión axial del correspondientes asiento de talón,
mientras el extremo de la tela de carcasa está insertada, axialmente
desde el interior hacia el exterior, entre las capas citadas
anteriormente.
Las capas están dispuestas paralelas al eje de
rotación o, más preferiblemente, substancialmente paralelas al
asiento de talón. Para la capa radialmente más interna, la condición
ya descrita para el alambre de talón tradicional también se aplica:
básicamente, su diámetro mínimo no debe ser menor que d_{F} y su
diámetro máximo no mayor que d_{R}.
Las capas están formadas por alambres hechos de
acero con un alto contenido de carbono (tipo HT, es decir, con un
contenido de carbono mayor del 0,08%). Cada capa puede estar formada
por una espiral de un único alambre de metal con un diámetro entre
0,9 mm y 1,5 mm. Preferiblemente, la capa está formada por una
espiral de cuerda de metal enrollada, que comprende preferiblemente
siete hilos, cada uno con tres filamentos básicos. El filamento
básico de los hilos preferiblemente tiene un diámetro que está entre
0,22 mm y 0,38 mm, e incluso más preferiblemente igual a 0,28 mm, o
alternativamente a 0,36 mm. En otras palabras, las cuerdas
preferidas para la formación de dichas capas, según el procedimiento
usual de identificación en el sector, son 7 x 3 x 0,28 y 7 x 3 x
0,36. El núcleo de talón puede comprender capas de alambres únicos o
capas de cuerdas o una combinación de dichas capas.
La realización con cuerdas metal se prefiere para
proporcionar al núcleo de talón la flexibilidad necesaria, durante
el montaje y retirada del neumático sobre/de la llanta, de manera
que el reborde 14 de la llanta se puede pasar sobre la misma sin
sufrir ningún daño estructural.
La figura 2 muestra una segunda realización
ventajosa de la rueda según la invención, que difiere de la ya
descrita en lo que respecta al hecho de que los asientos de talón
tienen un diámetro diferente. En particular, la diferencia entre el
diámetro D_{MIN} del asiento de talón de mayor diámetro y el
diámetro D_{MAX} del asiento de talón de menor diámetro, que es
axialmente opuesto, está preferiblemente entre el 3% y el 6% del
valor del diámetro nominal.
Con esta realización, el diámetro mínimo del
asiento de talón de menor diámetro se toma como que es el diámetro
nominal de la llanta y la rueda está preferiblemente montada sobre
el vehículo con el asiento de talón de mayor diámetro situado sobre
el lado del vehículo.
La figura también muestra una realización
diferente del talón del neumático distinguido por el hecho de que la
carcasa de refuerzo comprende dos telas de carcasa, o en cualquier
caso el extremo de la tela está separada en dos porciones axialmente
separadas de tejido: en este caso, una primera porción de tejido
está colocada en posición radialmente dentro de la capa radialmente
más interna de los alambres de metal, mientras que la segunda
porción de tejido está insertada en posición radialmente dentro de
la capa radialmente más externa de dichos alambres, estando
separados de la capa radialmente más interna mediante una inserción
de material elastomérico con un alto factor de dureza que se
extiende radialmente más allá del extremo axialmente interno de las
capas de alambres de metal hacia el lado del neumático. La dureza de
dicha inserción es preferiblemente igual, o incluso más
preferiblemente, mayor de 70º Shore A.
En lo que respecta a los diámetros de la capa
radialmente más interna, se aplican las mismas condiciones ya
mencionadas cuando se representa la realización según la figura 1.
El tubo interno 3 representado en las figuras 1 y 3 es
preferiblemente un tubo interno que está hecho de material
elastomérico y está dividido en por lo menos dos partes separadas
entre sí, es decir, un núcleo central que comprende una pared 31 y
un par de flancos 32.
En otras palabras, dicho tubo interno comprende
dos volúmenes circunferenciales 3a y 3b, que están separados y son
independientes, separados por una pared longitudinal 31 que se
extiende en un plano preferiblemente perpendicular al eje de
rotación de la rueda, incluso más preferiblemente en el plano
ecuatorial.
Esta pared, y también las zonas que la rodean
inmediatamente, tienen una rigidez mayor que la de la parte
axialmente más externa, es decir, los flancos 32 del tubo interno,
de manera que durante el hinchado del tubo en el interior del
neumático, la expansión del tubo en la dirección axial es mayor que
la expansión en la dirección radial. De esta manera, la porción
central del tubo interno entra en contacto con la zona de la banda
de rodadura al mismo tiempo que sus flancos llegan a apoyarse
completamente contra los flancos del neumático, evitando que se
produzcan tensiones anormales en el interior de las paredes del
propio tubo interno.
Otras características del tubo interno, un
procedimiento y un dispositivo para la fabricación del mismo, así
como el uso del mismo en combinación con un neumático genérico, se
describen con detalle en una solicitud de patente presentada al
mismo tiempo, EP-B-1 030 789, a
nombre de los mismos solicitantes; en consecuencia, aquí se
proporciona un ejemplo de realización preferida del mismo, y se ha
de hacer referencia a la publicación de dicha solicitud para una
información más general.
Debe indicarse además que, dentro del ámbito de
la presente invención, el tubo interno no es necesariamente elíptico
ni está provisto de volúmenes independientes. En otras palabras, la
rueda según la invención puede comprender igualmente bien también un
tubo interno con una sección transversal substancialmente circular
y/o monovolumen.
Más específicamente, el tubo interno representado
es particularmente adecuado para neumáticos con una sección
transversal elíptica, en la cual la dimensión del eje menor,
paralelo al plano ecuatorial, es menor que la dimensión del eje
mayor, paralelo al eje de rotación, es decir, para los neumáticos
llamados de "bajo perfil", en los que la relación entre la
altura de la sección transversal, medida entre la base de los
talones y la parte superior de la banda de rodadura, y la anchura
máxima del neumático, es igual o menor de 0,7.
En la realización particular del neumático,
previamente descrita y representada en la figura 2, la condición
expresada por esta relación se debe verificar a lo largo de la línea
central del neumático provisto del flanco de mayor extensión
radial.
Más preferiblemente, el núcleo central consiste
en la pared 31 desde cuyos extremos se extienden dos rebordes,
respectivamente un reborde radialmente externo 33 (reborde extradós)
y un reborde radialmente interno 34 (reborde intradós),
perpendicularmente respecto al mismo, en direcciones axialmente
opuestas sobre una sección de anchura predeterminada.
Los extremos adyacentes de los flancos y los
rebordes están unidos juntos, aquellos en una posición radialmente
externa a lo largo de las líneas de unión circunferenciales 35, y
aquellas en una posición radialmente interna a lo largo de las
líneas de unión circunferenciales 36. La unión se realiza
preferiblemente mediante una unión química en forma de
vulcanización.
Según un aspecto de la invención, se ha previsto
la fabricación del tubo interno con una rigidez diferente de las
porciones separadas, y más precisamente con el núcleo teniendo una
rigidez mayor que la de los lados. En una realización preferida
representada en la figura 3, donde las diferentes partes del tubo
interno se han fabricado con el mismo material elastomérico, la
mayor rigidez del núcleo comparada con los flancos se ha obtenido
mediante el aumento adecuado de la sección transversal (espesor) del
núcleo respecto a la de los flancos. La relación entre el valor
promedio del espesor del núcleo y el de los flancos en la
realización preferida según la invención puede variar entre 1 y
4.
En mayor detalle, en el ejemplo según la figura
3, el tubo interno tiene un espesor constante de 5 mm a lo largo de
la pared 31, que es mayor en la zona de conexión entre la pared y
los rebordes, a continuación se estrecha hasta que alcanza el
espesor de 2 mm en la zona de unión con los flancos, y a
continuación permanece constante en los flancos.
En una solución alternativa a la mencionada, la
mayor rigidez del núcleo comparada con la de los flancos se obtiene
con la ayuda de materiales que son diferentes entre sí, usando para
el núcleo un material elastomérico que tiene un módulo mayor que el
del material de los flancos: en este caso, el espesor del núcleo
puede ser igual o diferente del de los flancos.
En las realizaciones alternativas preferidas
según la invención, la relación entre los módulos de los materiales
respectivamente del núcleo y de los flancos puede estar en el rango
de valores entre 1 y 10, y más preferiblemente entre 1 y 5.
El valor del módulo del material del núcleo está
preferiblemente incluido entre 1,5 y 10 N/mm^{2}.
Se indica aquí que "módulo" se entiende que
significa el valor nominal de la fuerza correspondiente a una
deformación de elongación del 100%. La medición del valor del módulo
se realiza según el estándar ISO 37 (Anillo tipo A).
Preferiblemente, los flancos del tubo interno se
puede basar en caucho de butilo o caucho halógeno de butilo, y el
núcleo central se puede basar en elastómeros de dieno tales como,
entre otros, estireno butadieno, polibutadieno y caucho natural.
En otra solución, la mayor rigidez del núcleo
comparado con los flancos se puede conseguir con materiales de la
misma o una composición diferente, y que tienen los mismos o
diferentes espesores, mediante la incorporación de rellenos de
refuerzo adecuados en dichos materiales; en una solución preferida,
estos rellenos comprenden fibras cortas (dimensiones iguales o
menores a 7 mm), en particular las obtenidas mediante fibras de
aramida molidas (dimensiones iguales o menores a 1 mm) conocidas
como "pasta de aramida" (por ejemplo Kevlar®-Pulp o
Twaron®-Pulp), donde Kevlar y Twaron son marcas registradas de las
compañías Du Pont y AKZO, respectivamente.
Preferiblemente, la cantidad de dichas fibras
cortas está comprendida entre 1 y 5 phr (partes por cien partes de
caucho); en una realización particular preferida, solamente el
material elastomérico del núcleo contiene estos rellenos de refuerzo
fibrosos.
Preferiblemente, también las diferentes partes
del núcleo central están provistas de una rigidez diferente,
confiriéndose en un caso la rigidez máxima sobre el reborde
intradós, comparada con la rigidez de la pared y del reborde
extradós, para controlar de una manera óptima la expansión de las
paredes del tubo interno durante su hinchado, permitiendo así la
adaptación completa de estas paredes a la superficie interna del
neumático.
Para este propósito, el tubo interno
preferiblemente está moldeado y vulcanizado con una forma toroidal
que tiene un volumen interno no inferior a un tercio del volumen
final de uso e, incluso más preferiblemente, el tubo interno está
moldeado y vulcanizado en una forma elíptica. Incluso más
preferiblemente, la pared 31 contiene por lo menos un conducto 37
que se extiende internamente sobre toda la extensión radial de la
pared, abriéndose en la superficie extradós y en la superficie
intradós del tubo interno. Preferiblemente, el tubo interno
comprende una pluralidad de estos conductos, que están
circunferencialmente separados entre sí de una manera uniforme, es
decir, están alternados entre sí mediante la misma cantidad
angular.
Preferiblemente, estos conductos son por lo menos
tres en número, pero más preferiblemente son un número mayor,
incluso más preferiblemente por lo menos seis, y preferiblemente
tienen un diámetro entre 3 mm y 15 mm, incluso más preferiblemente
igual a 12 mm.
Respecto a la presencia de estos conductos,
durante el hinchado del tubo interno, el aire que permanece atrapado
entre la superficie radialmente externa (superficie extradós) del
tubo interno y la superficie radialmente interna de la porción
periférica del neumático puede fluir al exterior hacia el espacio
comprendido entre la superficie radialmente interna (superficie
intradós) del tubo interno y la superficie encarada de la llanta, y
desde aquí hacia el ambiente externo mediante la válvula de hinchado
5, en la posición abierta.
Según la invención, el tubo interno descrito aquí
está provisto de un dispositivo de hinchado 4 insertado en su pared,
preferiblemente la pared intradós, sin ningún elemento para su
conexión al ambiente externo, pasando a través de la llanta.
Varias características y realizaciones de un
dispositivo de este tipo, así como el uso de las mismas en
combinación con un tipo genérico de rueda de neumático se han
descrito y representado en detalle en una solicitud de patente
presentada al mismo tiempo, todavía no publicada, a nombre de los
propios solicitantes, de manera que un ejemplo preferido de
realización del mismo está representado aquí, en conexión con el
cual, para más información general, se ha de hacer referencia a la
publicación de dicha solicitud.
En general, el dispositivo de hinchado y
deshinchado citado anteriormente comprende un cuerpo rígido 41
preferiblemente hecho de material plástico y provisto de un grupo de
válvulas, cada una de las cuales está delimitada por una carcasa que
tiene, dispuesto en su interior, el mecanismo de activación
asociado, es decir, la parte de la válvula que funciona entre una
posición abierta y una posición cerrada, respectivamente, para
permitir o evitar el flujo de aire presurizado en cualquiera de las
dos direcciones a través de la carcasa.
En particular, el grupo comprende tres válvulas,
respectivamente para hinchado, calibración y deshinchado, y permite
a uno realizar por lo menos tres operaciones fundamentales para
proporcionar al neumático la correcta presión de funcionamiento, es
decir, hinchado rápido a una sobrepresión, consecución (calibración)
del valor de presión deseado y deshinchado rápido del tubo
interno.
El cuerpo rígido 41, que tiene una configuración
preferiblemente cilíndrica, está montado en el interior de un
manguito especial 42 que define una abertura pasante circular
formada en la pared del tubo interno, preferiblemente sobre la
superficie radialmente interna (intradós).
Preferiblemente, el cuerpo rígido citado
anteriormente comprende una porción anular, cuya superficie externa
que roscada para permitir su enroscado en el interior del manguito
42 y un reborde de fondo 40 que permite fijar su posición respecto
al manguito.
Tal como puede apreciarse claramente a partir de
las figuras 1 y 4, el cuerpo rígido 41 citado anteriormente y el
grupo de válvulas contenidas en el mismo están completamente
aislados del ambiente de los alrededores y, por lo tanto, no tienen
ningún elemento para su conexión con el ambiente fuera de la rueda,
pasando a través de la pared de la llanta. Además, el tubo interno
provisto de este dispositivo es libre de moverse en cualquier
posición dentro de la cavidad delimitada por el neumático y la
superficie de la llanta.
En una realización preferida de la invención, una
única válvula realiza las tres funciones previstas, es decir,
hinchado, calibración y deshinchado, con el resultado de que el
dispositivo es ligero, compacto y ocupa una cantidad de espacio
limitada.
Esta válvula (figura 5) preferiblemente comprende
una carcasa cilíndrica 60 doblada sobre el extremo que sobresale
fuera del tubo interno y provista de una rosca externa 61 o
cualquier forma equivalente de sujeción (acoplamiento rápido, etc.)
en la proximidad de dicho extremo doblado para su montaje dentro del
manguito 42 ya descrito.
Un anillo 62 está montado en el interior de dicho
extremo doblado mediante enroscado o de cualquier otra manera
ventajosa, y está provisto de por lo menos dos, pero preferiblemente
tres o más salientes 63 (figura 6) que sobresalen radialmente hacia
el interior.
El extremo axialmente opuesto de la carcasa
cilíndrica 60 está cerrada mediante una corona circular 64 (figura
7) solidaria con un conducto 65 soldado sobre la superficie
axialmente interna de dicha corona y provista de dos aberturas,
respectivamente 66 sobre la superficie lateral de la carcasa
cilíndrica y 67 sobre la superficie lateral del conducto, dirigidas
hacia el extremo doblado de la carcasa y preferiblemente coaxiales
con la misma.
Una cubierta en forma de cuenco 68 está
enroscada, o fijada de otra manera, en una posición coaxial, sobre
la corona circular 64, y un elemento en forma de lente 69, con su
concavidad dirigida hacia la carcasa cilíndrica, es desplazable en
el interior del cuenco y se apoya sobre la corona circular.
Un vástago coaxial 70 está dispuesto en el
interior del cuerpo cilíndrico 60 y es axialmente deslizable, y en
particular está guiado, entre los salientes 63 del anillo 62: la
superficie axial del vástago dirigida hacia la corona circular es
solidaria con un disco 71, que preferiblemente tiene un diámetro
mayor que el del vástago 70, e incluso más preferiblemente está
provisto de patillas 72 que sobresalen radialmente en forma de
voladizo desde la periferia del disco. El vástago 70 citado
anteriormente es preferiblemente un imán permanente hecho de
aleación sinterizada, que preferiblemente comprende material
ferromagnético.
Finalmente, un muelle comprimido 73 rodea el
vástago 70, apoyándose contra el anillo 62 en un extremo y contra el
borde saliente del disco 71, y/o contra las patillas 72, en el otro
extremo.
La fuerza de empuje del muelle está calibrada
sobre la base de la presión operativa del neumático y, por lo tanto,
del tubo interno.
Durante la etapa de hinchado, el aire presurizado
que actúa fuera del tubo interno fluye al interior del cuerpo
cilíndrico, pasando entre la superficie lateral del vástago 70 y el
anillo 62 y, desde aquí, pasando por el disco 71 y fluyendo a través
de la corona circular 64, desplaza el elemento en forma de lente 69
desde su posición de apoyo sobre la llanta y entra en el tubo
interno, pasando a través de la cubierta 68, que exclusivamente
realiza la función de retención del elemento en forma de lente en el
interior de un espacio predeterminado.
Tan pronto como la presión que actúa en el
interior del tubo interno excede del valor de la presión externa, el
elemento en forma de lente se comprime contra la corona circular,
cerrando su orificio central, para evitar que el aire pase desde el
interior al exterior del tubo interno.
Si el valor de dicha presión interna excede del
valor de calibración del muelle, el aire presurizado que está en el
interior del conducto, en comunicación con el tubo interno a través
del orificio 66, comprime el muelle, desplazando el disco 71 y el
vástago asociado 70 alejándolo del conducto, permitiendo así que el
aire fluya al exterior a través del orificio 67 hacia el extremo
doblado del cuerpo cilíndrico y desde aquí al ambiente exterior.
Tan pronto como la presión interna, que disminuye
en valor, llega a ser menor que el valor de calibración del muelle,
este último se extiende, retornando inmediatamente el disco 71
contra el conducto 65 para cerrar el orificio 67.
Si uno quiere realizar el deshinchado rápido del
tubo interno, es suficiente aplicar un campo magnético que actúa
sobre el vástago 70 conduciéndolo hacia el extremo doblado del
cuerpo cilíndrico, de manera de desplazar el disco 71 y abrir el
orificio 67, como ya se ha descrito.
El campo magnético mantendrá la clavija en la
posición abierta del orificio para todo el período requerido por el
operario.
Una vez entendida la invención, la persona
iniciada en la técnica es capaz de diseñar y fabricar otros tipos de
válvulas que no tengan elementos para la conexión con el ambiente
exterior, según la invención, y que son capaces de realizar al menos
las tres funciones aquí descritas.
Por ejemplo, es posible reemplazar el simple
accionador magnético de la válvula de deshinchado con un dispositivo
activo, por ejemplo una válvula solenoide miniaturizada, y un
receptor de ondas de radio o de ultrasonido designado para accionar
la válvula solenoide después de recibir una señal codificada
adecuada.
La válvula solenoide puede ser del tipo
electromagnético, o comprender accionadores de cambio de fase,
diafragmas de fusibles, componentes realizados en materiales que
retienen la forma, micromotores eléctricos, accionadores
piezoeléctricos y otros dispositivos similares.
La forma de funcionamiento del montaje de la
rueda y las muchas ventajas logradas por medio de la misma pueden
entenderse ahora fácilmente.
En primer lugar, bajo condiciones de viaje
normales, el perfil de carcasa particular producido por el ancho
axial máximo en la región de los talones, permite que el neumático
maximice el empuje de deslizamiento con un efecto ventajoso sobre la
calidad del rendimiento de manejo.
En lo que se refiere a la capacidad de evitar el
destalonamiento, debe recordarse antes que nada que, durante
condiciones de recorrido deshinchado, particularmente a lo largo de
una trayectoria curva, un empuje axial muy alto, dirigido hacia el
interior del neumático, actúa sobre el talón en la parte exterior de
la curva, mientras que un empuje dirigido hacia el exterior, pero de
un valor más limitado, actúa sobre el talón en el interior de la
curva.
En una rueda según la invención, el empuje hacia
el interior se opone efectivamente por medio del lateral 15 que no
puede ser sobrepasado por medio del talón dado que el diámetro
mínimo del núcleo de refuerzo del talón es menor que el diámetro del
lateral. Por otro lado, el diámetro radialmente exterior del reborde
14 es sustancialmente igual o menor que el diámetro mínimo del
núcleo del talón, pero en esta dirección, es decir axialmente hacia
el exterior, el valor limitado del empuje aplicado al talón es
insuficiente para provocar que el talón sea desalojado de su asiento
y el reborde 14 pase por encima, en vista de la rigidez y la
consecuente indeformabilidad de la estructura del talón como un
todo.
Estas dimensiones del reborde y la parte doblada
en los asientos de talón no constituyen, sin embargo, un obstáculo
para el montaje y retiro del neumático que, por el contrario, puede
realizarse mucho más fácilmente en comparación con las ruedas del
presente estado de la técnica.
El procedimiento de montaje e hinchado del
neumático 2 sobre la llanta 1 involucra inicialmente el paso de
encajar un primer talón sobre la llanta hasta que se ubica en el
asiento de talón asociado.
El primer talón del neumático está hecho para
pasar por encima de los dos bordes por medio de dar forma oval al
núcleo del talón y haciendo uso del canal central presente en la
llanta para desplazar el eje del neumático con respecto a la llanta.
Luego el tubo interno, ya provisto de su dispositivo de inflado, se
introduce dentro del espacio, no cerrado todavía, delimitado entre
el neumático y la llanta y entonces el segundo talón se encaja sobre
la llanta por medio de su inserción en el asiento de talón
asociado.
El pasaje del segundo talón sobre el reborde se
facilita por medio del valor de la relación entre los diámetros
mutuos.
La realización ilustrada en la Figura 2 además
facilita el montaje de la rueda con un neumático de bajo perfil: la
inserción del tubo interno dentro del neumático, pasándolo a través
del espacio delimitado entre un talón del neumático y el reborde del
correspondiente asiento de talón, puede resultar difícil en el caso
de una llanta simétrica. En cambio, en una rueda asimétrica según la
invención, durante el encaje del neumático sobre la llanta, el talón
de diámetro máximo se inserta primero en el asiento de talón de
diámetro mínimo y este espacio mayor entre el asiento de talón de la
llanta y el talón del neumático permite la fácil inserción del tubo
interior dentro de la cavidad de la rueda.
Ventajosamente, la mayor facilidad de inserción
del tubo interior dentro de la cavidad antes mencionada resulta en
un ahorro sustancial de tiempo y un atractivo mayor del producto
para el personal que realiza las operaciones de mantenimiento y
reemplazo.
En una rueda según la invención, los medios para
introducir y retirar el aire comprenden la válvula usual para
hinchado de neumáticos sin tubo que esencialmente consisten en un
elemento tubular 51 que contiene el mecanismo de activación para las
operaciones de hinchado y deshinchado y que tiene un extremo
incorporado en un tapón de caucho 52 insertado en forma hermética
dentro de un orificio correspondiente en la pared de la llanta y
provisto en el extremo opuesto de un tapón especial de cierre, no
mostrado.
Para hinchar la rueda según la invención, se
retira el tapón del elemento tubular 51 y, utilizando cualquier
herramienta, por ejemplo una pistola común de aire comprimido
provisto de un calibrador de presión, se introduce el aire
presurizado dentro del espacio entre el neumático y la llanta.
El valor de presión del aire introducido se elige
de forma que sea suficientemente alto, preferentemente entre 150% y
200% de la presión de funcionamiento. Tan pronto como se alcanza el
valor de presión fijado, que puede detectarse fácilmente utilizando
cualquier dispositivo común (calibrador de presión), la introducción
de aire presurizado se detiene.
El aire a alta presión inicialmente deforma el
tubo interior, básicamente comprimiéndolo sobre sí mismo; sin
embargo, el tubo interior, habiéndose moldeado ventajosamente con
una forma toroidal, memoriza esta forma y reacciona a la
deformación, generando tensiones internas que provocan que retome su
configuración toroidal.
Esta reacción a la compresión además es
favorecida por medio de la presencia del núcleo central que tiene
una rigidez mayor que aquella de las paredes laterales.
En estas condiciones una presión que es más baja
que la presión exterior de la cavidad se crea dentro del tubo
interno, con un consecuente flujo de aire hacia el interior del tubo
a través del dispositivo de hinchamiento según la invención. Como el
volumen interno del tubo se llena de forma gradual con aire
presurizado, el tubo se dilata gradualmente volviendo a su forma
moldeada hasta que alcanza, después de un cierto período de tiempo,
una presión de equilibrio entre el interior del tubo y la cavidad
externa entre neumático y llanta.
La herramienta de entrada de aire se retira
entonces del elemento tubular 51 de forma que el aire presurizado
contenido en la cavidad se descarga a través de éste último, de
forma que esta cavidad toma el valor de la presión atmosférica.
La diferencia de presión entre el interior del
tubo interno y la cavidad completa la dilatación del tubo interior 3
hasta que la superficie intradós de éste último es presionada contra
la superficie inferior de la llanta.
Debido a que la presión alcanzada en el interior
del tubo interno es mayor que la presión predeterminada de
funcionamiento, la válvula de calibración se abre, como se ha
descrito antes, y luego se vuelve a cerrar, aislando el interior del
tubo interno del ambiente exterior, cuando la diferencia entre la
presión dentro y la presión fuera del tubo interno, correspondiente
a la presión atmosférica debido a que el tapón de la válvula 5 se ha
retirado, corresponde a la presión de trabajo sobre cuya base se ha
realizado la calibración del dispositivo de hinchado.
Una vez que se han realizado la operación de
hinchado del tubo interno y la calibración de la presión a un valor
predefinido, se aplica el tapón de cierre sobre el elemento tubular
51, aislando también la cavidad de la rueda del ambiente
exterior.
Si la presión dentro del tubo interno debe
incrementarse, por ejemplo para restaurar el valor de la presión de
trabajo, el procedimiento de hinchado descrito con anterioridad se
repite desde el principio.
El deshinchado rápido del tubo interno, como ya
se ha visto, se realiza haciendo que el obturador del dispositivo se
desplace de su posición de cerrado.
El dispositivo de hinchado y deshinchado según la
invención ofrece numerosas ventajas en comparación con las válvulas
asociadas con un tubo interior según el estado de la técnica.
Esto es así a que debido a la ausencia de
elementos que conecten el tubo interior y el ambiente exterior de la
rueda, dicho dispositivo permanece siempre intacto y perfectamente
funcional, eliminando el deshinchado causado por el deslizamiento
del neumático sobre la llanta u otros factores accidentales, por
ejemplo impactos de la parte de las válvulas convencionales que se
proyecta desde la llanta contra obstáculos en la carretera, u otros
problemas tales como la pérdida del tapón de cierre.
Por otra parte el hinchado adecuado del tubo
interior está ventajosamente asegurado por medio del hecho de que la
función de calibración ya no se realiza manualmente por medio de un
operario, sino que se asigna a un dispositivo automático que asegura
valores precisamente predefinidos de presión de trabajo que siempre
son los mismos para cada operación de hinchado del tubo interno.
Además el dispositivo de hinchado según la
invención, que no tiene partes asociadas con el tubo interior y que
se proyecten desde la llanta, permite que el tubo interno se coloque
rápidamente y sin distorsión dentro de la cavidad entre el neumático
y la llanta.
De hecho, la presente realización característica
de la válvula de hinchado elimina las complejas y difíciles
operaciones que se requieren con las válvulas convencionales según
el estado de la técnica para insertar el vástago de la válvula del
tubo interior desde el interior de la cavidad entre el neumático y
la llanta hacia el exterior, a través del orificio apropiado
provisto en la llanta.
El tubo interior con al menos dos compartimientos
independientes forma un dispositivo de seguridad que es capaz de
proporcionar al neumático de propiedades de estabilidad y soporte
aún cuando uno de los compartimientos esté parcial o totalmente
deshinchado a continuación de un pinchazo. La presencia de varios
compartimientos independientes permite que el neumático se mantenga
en una presión de hinchado adecuada para asegurar buenas
características de desplazamiento (velocidad, distancia y comodidad)
aún durante condiciones de viaje de emergencia.
Preferentemente, en este caso, cada
compartimiento está provisto de su propio dispositivo como se ha
descrito e ilustrado con anterioridad.
Ventajosamente, debido a los rasgos
característicos de la invención, la extracción rápida y fácil del
tubo interior de la rueda se obtiene cuando se requiere para
reemplazar el neumático, el tubo interior o su dispositivo de
hinchado que está montado sobre la pared del tubo de forma de ser
fácilmente separable de la misma.
Claims (26)
1. Rueda de neumático para vehículos que
comprende una llanta de montaje (1) que puede asociarse con un cubo
de dicho vehículo, un neumático (2) montado sobre dicha llanta (1) y
que comprende una carcasa toroidal provista de una porción de corona
conectada a un par de paredes laterales axialmente enfrentadas (22)
que acaban en talones (23) para su acoplamiento con los
correspondientes asientos de talón formados sobre la llanta de
montaje (1), estando dicha carcasa provista de al menos una tela de
refuerzo (29) que se extiende de talón a talón, con sus extremos
fijados a núcleos de refuerzo de talón (24) insertados dentro de
dichos talones, definiendo el montaje de dicho neumático y dicha
llanta una cavidad toroidal que puede aislarse del ambiente
circundante a presión atmosférica, y un tubo interno (3) que se
inserta en dicha cavidad y que puede expandirse de forma elástica
por medio de la introducción de fluido bajo presión en su volumen
interno y está provisto de un dispositivo de hinchado y deshinchado
que se inserta en la pared de dicho tubo interno (3), comprendiendo
dicha llanta (1) un cuerpo sustancialmente cilíndrico (12) cuyo eje
forma el eje de rotación de dicha rueda, teniendo la superficie
radialmente externa de dicho cuerpo dos porciones laterales (11)
diseñado para formar dichos asientos de talón para el acoplamiento
con los correspondientes talones (23) de dicho neumático (2), no
teniendo dicho dispositivo un sistema para conectar a dicha llanta
(1), diseñado para fijar la posición circunferencial de dicho tubo
interior (3) con respecto a la llanta (1), dicho tubo interno (3)
comprende al menos dos volúmenes circunferenciales (3a, 3b)
separados por medio de una pared longitudinal (31), estando dicha
rueda caracterizada por el hecho de que: cada una de las dos
porciones laterales (11) del cuerpo está dispuesta según una
superficie cónica con su ápice sobre dicho eje de rotación en una
posición axialmente exterior a dicho asiento con respecto a dicha
llanta (1), y por el hecho de que la superficie radialmente externa
del cuerpo tiene una porción central radialmente más hacia adentro
con un diámetro máximo menor que el diámetro mínimo de dichas
porciones cónicas laterales; dicho neumático (2) tiene un ancho en
la región de dichos talones (23) al menos igual a su ancho máximo en
la región de dichas paredes laterales (22) teniendo dicha pared (31)
una rigidez que es mayor que aquella de las paredes laterales de
dicho tubo interno (3).
2. Rueda de neumático según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que comprende, en la llanta
(1), medios para introducir y retirar fluido bajo presión
respectivamente hacia y desde dicha cavidad toroidal.
3. Rueda de neumático según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el ángulo (W) de dichas
superficies cónicas con respecto al eje de rotación está entre 4º y
30º.
4. Rueda de neumático según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que cada uno de dichos asientos
de talón están axialmente delimitados hacia el exterior por medio de
un reborde (14) que divergen en una dirección radialmente fuera de
la llanta (1) e inclinado con respecto al plano ecuatorial en un
ángulo (x) de entre 40º y 50º.
5. Rueda de neumático según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que cada uno de dichos asientos
de talón están axialmente delimitados hacia el interior por medio de
un lateral (15), con su superficie axialmente exterior que converge
hacia el plano ecuatorial en una dirección radialmente exterior a la
llanta (1) e inclinado con respecto a dicho plano en un ángulo de
entre 0º y 30º.
6. Rueda de neumático según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la diferencia entre el
diámetro máximo de dicha porción central, en la superficie
radialmente externa del cuerpo cilíndrico antes mencionado, y el
diámetro mínimo de los asientos de talón está entre 10% y 20% del
valor de dicho diámetro mínimo de los asientos de talón.
7. Rueda de neumático según la reivindicación 4,
caracterizado por el hecho de que la diferencia entre el
diámetro externo de dicho reborde (14) y el diámetro mínimo del
correspondiente asiento de talón se halla entre el 1% y el 5% del
valor de dicho diámetro mínimo.
8. Rueda de neumático según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dichos asientos de talón
tienen una distancia diferente desde el eje de rotación de dicha
rueda, estando la diferencia entre el diámetro mínimo del asiento de
talón de mayor diámetro y el diámetro máximo del asiento diámetro
menor, que es axialmente opuesto, entre el 3% y el 6% del valor de
dicho diámetro máximo.
9. Rueda de neumático según la reivindicación 8,
caracterizado por el hecho de que dicha llanta (1) está
diseñado para montarse en el vehículo con el asiento de talón de
mayor diámetro enfrentando al mismo vehículo.
10. Rueda de neumático según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho núcleo de refuerzo de
talón (24) comprende al menos dos capas radialmente superpuestas
(241, 242) de alambres de metal que están enrollados en vueltas
dispuestas axialmente a lo largo una de otra y que se extienden
sustancialmente sobre la extensión axial completa del
correspondiente asiento de talón y están dispuestos sustancialmente
paralelos a la superficie del asiento de talón.
11. Rueda de neumático según la reivindicación
10, caracterizado por el hecho de que dichas capas (241, 242)
están formadas por alambres hechos de acero con un alto contenido de
carbono.
12. Rueda de neumático según la reivindicación
10, caracterizado por el hecho de que dichas capas (241, 242)
comprenden una espiral de un único alambre de metal, con un diámetro
de entre 0,9 mm y 1,5 mm.
13. Rueda de neumático según la reivindicación
10, caracterizado por el hecho de que dichas capas (241, 242)
comprenden una cuerda de metal retorcido en espiral, cuyos
filamentos básicos de dichas hebras tienen un diámetro de entre 0,22
mm y 0,38 mm.
14. Rueda de neumático según la reivindicación
13, caracterizado por el hecho de que dicha cuerda comprende
siete hebras de tres filamentos cada una, teniendo dichos filamentos
un diámetro de entre 0,28 mm a 0,36 mm.
15. Rueda de neumático según la reivindicación
10, caracterizado por el hecho de que dicho núcleo de talón
(24) comprende una combinación de capas de filamentos únicos y capas
de cuerdas.
16. Rueda de neumático según la reivindicación
10, caracterizado por el hecho de que el diámetro mínimo de
la capa radialmente más interna no es menor que el diámetro del
reborde adyacente, y su diámetro máximo no es mayor que el diámetro
del lateral adyacente.
17. Rueda de neumático según la reivindicación
10, caracterizado por el hecho de que el extremo de dicha
tela de carcasa está insertado, axialmente desde el interior hacia
el exterior, entre las capas (241, 242) citadas anteriormente.
18. Rueda de neumático según la reivindicación
17, caracterizado por el hecho de que el extremo de dicha
tela de carcasa comprende dos porciones axialmente separadas de
tejido, estando dispuesta una primera porción de tejido en una
posición radialmente en el interior de la capa radialmente más
interna de alambres de metal, estando insertada una segunda porción
de tejido en una posición radialmente el interior de la capa
radialmente más externa de dichos alambres, separada de la capa
radialmente más interna mediante una inserción de material
elastomérico.
19. Rueda de neumático según la reivindicación
18, caracterizado por el hecho de que dicha inserción se
extiende radialmente más allá del extremo axialmente interno de
dichas capas de alambres de metal hacia el flanco del neumático.
20. Rueda de neumático según la reivindicación
18, caracterizado por el hecho de que la dureza de dicha
inserción no es menor de 70º Shore A.
21. Rueda de neumático según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho tubo interno (3) se
ha moldeado y vulcanizado con una forma toroidal que tiene un
volumen interno no inferior a un tercio del volumen final de
uso.
22. Rueda de neumático según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho tubo interno (3) se
ha moldeado y vulcanizado con una forma elíptica.
23. Rueda de neumático según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicha pared longitudinal
(31) se extiende en un plano perpendicular al eje de rotación de la
rueda.
24. Rueda de neumático según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que cada uno de dichos
volúmenes circunferenciales (3a, 3b) está provisto de dicho
dispositivo de hinchado.
25. Rueda de neumático según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que esta pared (31) contiene
por lo menos un conducto (37) que se extiende internamente sobre
toda la extensión radial de la pared (31), abriéndose sobre las
superficies extradós e intradós del tubo interno (3).
26. Rueda de neumático según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo de
hinchado y deshinchado comprende un cuerpo rígido (41) que incorpora
una válvula de hinchado, una válvula de calibración y una válvula de
descarga.
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