ES2245672T3 - Neumatico radial. - Google Patents
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Abstract
Neumático radial que comprende: - una capa de carcasa (2) formada por lo menos por una lona de carcasa radial dispuesta entre un par de elementos de talón (1); - una banda de rodadura (6) dispuesta en el lado exterior de la zona de la corona de la capa de carcasa, en dirección radial del neumático, y que constituye la parte de contacto con el suelo; - una capa de cinturón formada por al menos dos lonas de cinturón (3, 4), formada cada una de ellas por hilos metálicos recubiertos de caucho, y dispuesta entre la banda de rodadura y la zona de corona de la capa de carcasa; y - por lo menos una capa de refuerzo (7), que esta formada por fibras orgánicas recubiertas de caucho, y una capa de refuerzo, que esta realizada en caucho o cuyo componente principal es caucho, estando dispuesta la capa de refuerzo entre la banda de rodadura y la capa de cinturón.
Description
Neumático radial.
La presente invención se refiere a un neumático
radial con el que se consigue una estructura ligera en peso sin
menoscabo de ninguna de las prestaciones del neumático, y en
particular, a un neumático radial que es apropiado para uso como
neumático radial en vehículos de turismo.
En los últimos años, se ha ido incrementando la
demanda de una reducción del peso de los neumáticos para mejorar la
economía de combustible en los automóviles. Se han dado a conocer
muchas técnicas como medios eficaces para la reducción del peso de
los neumáticos en las cuales se ha concentrado la atención sobre
las cuerdas de acero para el refuerzo del cinturón utilizando hilos
metálicos sin trenzar como cuerdas para los cinturones. Por
ejemplo, las solicitudes de patente japonesas abiertas a consulta
pública (JP-A) nº 8-218283 y nº
11-91311 dan a conocer técnicas de conformación de
hilos metálicos con formas espirales u onduladas. Las patentes
JP-A nº 4-19201 y nº
9-323503 proponen técnicas relativas al uso de
cuerdas de hilo único y su correspondiente disposición. Sin embargo,
con todas estas técnicas, existe la posibilidad de que, bajo
condiciones rigurosas de uso, pueda producirse la rotura de los
hilos metálicos o la separación de las partes extremas del
cinturón. Por otra parte, la patente JP-A nº 11
291710 da a conocer una lona de cinturón que incluye cordones en
los cuales se alinean hilos metálicos, sin trenzar. Sin embargo,
esta técnica es sustancialmente la misma que la que corresponde a
las estructuras de las cuerdas convencionales trenzadas, y no puede
esperarse de las mismas mucho efecto en el aligerado del peso del
neumático.
El solicitante de la presente solicitud ha
propuesto anteriormente: una técnica de supresión del crecimiento y
propagación de las grietas generadas en las partes extremas del
cinturón por la disposición discreta de una pluralidad de paquetes
de un solo filamento (JP-A nº
4-95505), una técnica para la mejora de la
durabilidad del cinturón espaciando una pluralidad de paquetes de
filamentos únicos, y creando en cada uno de los paquetes, una
disposición en la cual los filamentos únicos están ligeramente
espaciados localmente (JP-A nº
4-95506); y una densidad óptima embebiendo paquetes
unifilares que contienen cada uno de ellos de 5 a 6 filamentos
(JP-A nº10-292275). Sin embargo,
cuando la estructura se aproxima a un estado en el cual los hilos
metálicos se encuentran alineados en una sola fila a lo largo de la
dirección de la anchura de la capa de cinturón, esto es, cuando el
grado de planeidad del paquete de hilos metálicos resulta elevado,
disminuye la rigidez del cinturón, y es fácil que se produzca la
rotura del cinturón por la separación de las capas del mismo, de tal
manera que la durabilidad del neumático empeora. Además, debido a
ese empeoramiento de la rigidez del neumático, aumenta la
resistencia a la rodadura circulando a alta velocidad. Así pues,
las técnicas convencionales descritas anteriormente todavía
presentan muchos problemas aún no resueltos.
Para atender a la necesidad de aligerar el peso
del neumático, se han utilizado en el cinturón para refuerzo del
neumático hilos metálicos sin trenzar, pero al mismo tiempo, quedan
sin resolver los problemas relativos a las prestaciones del
neumático, tales como los mencionados de la rotura de los hilos
metálicos, la separación de la capa del cinturón, el empeoramiento
de la resistencia a la rodadura, etcétera.
El documento EP 0 414 892 da a conocer también un
neumático según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 2.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar un neumático radial en el cual han sido superados los
problemas de la técnica convencional como los descritos
anteriormente, neumático que es de peso ligero, y en el cual el
empeoramiento de las prestaciones del neumático que normalmente
acompaña a la reducción del peso puede reducirse en gran medida o
incluso dichas prestaciones pueden llegar a mejorar.
La presente invención se desarrolló para superar
los problemas anteriormente expuestos, y ha sido el resultado de
profundos estudios relativos a la estructura y materiales que
forman el cinturón de refuerzo del neumático utilizando hilos
metálicos sin trenzar, así como a la estructura de una capa de
refuerzo eficaz.
Un primer aspecto de la presente invención
proporciona un neumático radial según la reivindicación 1.
Un segundo aspecto de la presente invención
proporciona un neumático radial según la reivindicación 2.
En un tercer aspecto de la presente invención, la
capa del cinturón está formada por dos lonas de cinturón.
En un cuarto aspecto de la presente invención, la
capa del cinturón está estructurada de tal manera que, en todas las
lonas de cinturón de dicha capa, por lo menos la mayoría de hilos
metálicos de la lona se encuentran en forma de paquetes de hilos
metálicos en los cuales se alinean en paralelo, sin trenzarse entre
sí, una pluralidad de hilos metálicos de sección transversal
circular y de diámetros sustancialmente iguales, estando los
paquetes de hilos metálicos alineados de forma plana y en paralelo
con intervalos entre los paquetes de hilos metálicos en dirección
de la anchura de la capa del cinturón.
En un quinto aspecto de la presente invención, el
valor de la relación de dimensiones D_{S}/D_{L} entre el
diámetro menor D_{S} y el diámetro mayor D_{L} del paquete de
hilos metálicos en una sección transversal ortogonal a la dirección
longitudinal del paquete de hilos metálicos es sustancialmente 1/n
en donde n es el número de hilos metálicos existentes en el
paquete.
En un sexto aspecto de la presente invención, el
número n de hilos metálicos en un paquete es de 2 a 6.
En un séptimo aspecto de la presente invención,
el diámetro de cada hilo de los hilos metálicos existentes en la
capa del cinturón es de 0,18 a 0,35 mm, y la resistencia a la
tracción de los hilos metálicos de la capa del cinturón es de 3130 a
4410 MPa.
En un octavo aspecto de la presente invención, el
diámetro del hilo de los hilos metálicos en la capa de cinturón es
de 0,19 a 0,28 mm, y la resistencia a la tracción de los hilos
metálicos de la capa de cinturón es de 3430 a 4410 MPa.
En un noveno aspecto de la presente invención, el
material de los hilos metálicos de la capa del cinturón es un
material de acero que contiene por lo menos un 0,7% en peso de
carbono.
En un décimo aspecto de la presente invención, la
capa de cinturón está formada por dos lonas de cinturón, y si
llamamos G_{1} al espesor total de las dos lonas, y G_{2} al
intervalo entre hilos metálicos de la lona del lado interior en
dirección radial y los hilos metálicos de la lona del lado exterior
en dirección radial, y \deltaG es el intervalo entre los paquetes
de hilos metálicos de cada lona, se satisfacen las siguientes
relaciones:
(1)1.00\ mm
\leqq G1 \leqq 2,00\
mm
(2)0.32\ mm
\leqq G2 \leqq 0,65\
mm
(3)0.25\ mm
\leqq dG \leqq 1,00\
mm
En un undécimo aspecto de la presente invención,
los hilos metálicos de la capa del cinturón forman un ángulo de 15º
a 35º con respecto del plano ecuatorial del neumático.
En un decimosegundo aspecto de la presente
invención, las fibras orgánicas de la capa superior del cinturón
están alineadas sustancialmente paralelas a la dirección
circunferencial del neumático.
En un decimotercer aspecto de la presente
invención el material de las fibras orgánicas de la capa superior
es naftalato de polietileno.
En un decimocuarto aspecto de la presente
invención, el material de las cuerdas de la lona de carcasa radial
es naftalato de polietileno.
En un decimoquinto aspecto de la presente
invención, por lo menos una de las capas de refuerzo, que está
realizada en caucho o cuyo componente principal es caucho, se
encuentra dispuesta entre la banda de rodadura y la capa de
cinturón.
En un decimosexto aspecto de la presente
invención, por lo menos una capa de refuerzo, que está realizado en
caucho o cuyo componente principal es caucho, se encuentra
dispuesta entre la capa superior y la capa de cinturón.
En un decimoséptimo aspecto de la presente
invención, la anchura de la capa de refuerzo, en la dirección de la
anchura del neumático, es del 70 al 110% de la anchura, en
dirección de la anchura del neumático, de la lona del cinturón de
lado más interno en dirección radial del neumático.
En un decimoctavo aspecto de la presente
invención, el espesor de la capa de refuerzo es de 0,2 a 1,2
mm.
En un decimonoveno aspecto de la presente
invención, el espesor de la capa de refuerzo es de 0,3 a 0,8
mm.
En un vigésimo aspecto de la presente invención,
el 100% del esfuerzo de tracción de las partes de caucho de la capa
de refuerzo es de 1,0 a 8,0 MPa.
En un vigésimo primer aspecto será presente
invención, el 100% del esfuerzo de tracción de las partes de caucho
de la capa de refuerzo es superior al 100% del esfuerzo de tracción
de caucho de la banda de rodadura.
\newpage
En un vigésimo segundo aspecto la presente
invención, la capa de refuerzo cuyo principal componente es caucho
contiene fibras orgánicas cortas o fibras metálicas cortas.
La Fig. 1 es una vista en sección transversal de
la mitad izquierda de un neumático radial según una primera forma
de realización de la presente invención.
La Fig. 2 es una vista en sección de un paquete
de tres hilos metálicos según la presente invención.
La Fig. 3 es una vista en sección de un paquete
de cuatro hilos metálicos según la presente invención.
La Fig. 4 es una vista en sección de la
estructura de hilos convencional en la cual hilos metálicos están
dispuestos a intervalos regulares.
La Fig. 5 es una vista en sección de un
estructura de cuerdas convencional en la cual los hilos metálicos
están trenzados en una estructura de 1 x 3.
La Fig. 6 es una vista en sección de dirección
longitudinal de una capa de cinturón formada por los lonas de
cinturón en la cual las disposiciones de paquetes de 3 hilos
metálicos según la presente invención se encuentran cubiertas de
caucho.
La Fig. 7 es una vista en sección transversal del
lado izquierdo de un neumático radial según una segunda forma de
realización de la presente invención.
La Fig. 8 es una vista en sección transversal del
lado izquierdo de un neumático radial según una tercera forma de
realización de la presente invención.
Primera forma de
realización
Haciendo referencia a las Figs. 1 a 6 se describe
a continuación un neumático radial correspondiente a la primera
forma de realización de la presente invención.
La vista en sección transversal de la mitad
izquierda de la Fig. 1 muestra un ejemplo de un neumático radial
según la presente invención. El neumático radial incluye
básicamente una capa de carcasa 2 que está formada por al menos una
lona de carcasa radial dispuesta entre un par de elementos de talón
1, una banda de rodadura 6 dispuesta en la parte exterior en
dirección radial del neumático de la zona de corona de la capa de
carcasa y constituye la parte de contacto con suelo, y una capa de
cinturón formada por al menos dos lonas de cinturón (en el presente
caso, las lonas de cinturón 3, 4) que están formadas por hilos
metálicos recubiertos de caucho y está situada entre la banda de
rodadura y la zona de corona de la capa de carcasa.
Como se representa en la Fig. 2 o en la Fig. 3,
en por lo menos una lona de cinturón de la capa cinturón, por lo
menos la mayoría de los hilos metálicos 8 de la lona se encuentran
en forma de paquetes de hilos metálicos en los cuales una pluralidad
de hilos metálicos 8 de sección circular y de diámetros
sustancialmente iguales se encuentran alineados en paralelo sin
trenzar. (La Fig. 2 ilustra paquetes de tres hilos metálicos y la
Fig. 3 ilustra paquetes de cuatro hilos metálicos). La capa de
cinturón está formada por paquetes de hilos metálicos alineados de
forma plana y en paralelo con intervalos entre los paquetes en
dirección transversal.
Además, entre la banda de rodadura 6 y la capa de
cinturón se halla dispuesta por lo menos una capa superior 5, en la
cual se encuentran fibras orgánicas cubiertas de caucho.
En general, el número de las distintas lonas de
cinturón que forman la capa de cinturón se selecciona según las
características de resistencia de carga que se requiere para el
neumático. Sin embargo, para aplicaciones destinadas a vehículos de
turismo, normalmente se utilizan de forma óptima dos lonas de
cinturón en la cual las dos series de hilos metálicos existentes
dentro de las lonas se cortan entre sí simétricamente con respecto a
la línea ecuatorial.
Por consiguiente, también en la presente forma de
realización, es ventajosa en la práctica una estructura en la cual
la capa de cinturón presenta un estructura de doble capa tal como
se ha descrito anteriormente. En este caso, en las lonas interior y
exterior en dirección radial, la disposición de los paquetes de
hilos metálicos en dirección de la anchura de la capa de cinturón
se encuentran desplazados entre sí. Ello es ventajoso en la
práctica, desde el punto de vista de evitar la concentración local
de esfuerzos y mejorar la durabilidad y la resistencia al
desgaste.
Las capas de cinturón de los neumáticos
convencionales utilizan frecuentemente lonas de cinturón en las
cuales, como se representa en la Fig. 4, se encuentran unos hilos
metálicos aislados separados por intervalos entre los mismos, o en
las cuales, como se representa la Fig. 5, existen unas cuerdas de
alambres trenzados separadas con intervalos entre las mismas, y los
hilos metálicos aislados o las cuerdas están embebidos de manera
sustancialmente uniforme dentro de una cobertura de caucho. Por el
contrario, en por lo menos una lona de cinturón de la capa de
cinturón de la presente forma de realización, la pluralidad de los
hilos metálicos se encuentran formando paquetes de hilos metálicos
en los cuales los hilos metálicos aislados están alineados en
paralelo sin trenzar, y estos paquetes de hilos metálicos están
alineados en disposición plana en paralelo con intervalos entre los
respectivos paquetes en dirección transversal, y embebidos dentro
de un recubrimiento de caucho. Debido a las partes de caucho
existentes en los intervalos entre los paquetes, la capa de cinturón
de la presente forma de realización puede evitar eficazmente la
generación y propagación de separación.
En la presente forma de realización, desde el
punto de vista del aumento de la rigidez de cinturón y la mejora de
las propiedades del neumático y su duración, lo más preferible es
que la capa de cinturón se forme de tal manera que: como se ha
descrito anteriormente, en por lo menos una lona de cinturón de la
capa de cinturón, por lo menos la mayoría de los hilos metálicos de
la lona forman paquetes en los cuales se encuentran alineados en
paralelo sin trenzar una pluralidad de hilos metálicos de sección
circular y sustancialmente del mismo diámetro; y que los hilos
metálicos se encuentran sustancialmente en contacto entre sí en
toda su longitud; y que los paquetes de hilos metálicos se alinean
de forma plana en paralelo con intervalos entre los paquetes en
dirección de la anchura de la capa de cinturón.
Téngase en cuenta que es particularmente
preferible conseguir la estructura que se ha descrito en todas las
lonas de cinturón de la capa de cinturón.
En particular, es conveniente en la práctica que
el 80% o más, y preferiblemente el 90% o más, de todos los paquetes
de hilos metálicos estén constituidos en forma de paquetes
alineados de tal manera que, como se representa en las Fig. 2 o 3,
el valor de la relación D_{S}/D_{L} del diámetro menor D_{s}
al diámetro mayor D_{L} del paquete de hilos metálicos en una
sección transversal ortogonal a la dirección longitudinal del
paquete sea 1/n, o sea sustancialmente, 1/n (en donde n es el
número de hilos metálicos existentes en un paquete de hilos), y que
los paquetes de hilos metálicos se encuentren alineados en paralelo
en dirección de la anchura de la capa de cinturón. A mayor valor de
esta relación D_{S}/D_{L} del valor del diámetro menor al
diámetro mayor con respecto al valor 1/n, mayor resulta el espesor
del caucho que cubre los paquetes de hilos metálicos. Por tanto,
empeora el efecto de aligerar el peso del neumático. Por este
motivo, es deseable que si el diámetro del hilo metálico es d, por
lo menos el valor del diámetro menor D_{s} sea inferior o igual a
1,5 x d.
El número de hilos metálicos del paquete de hilos
metálicos de la presente forma de realización es preferible que sea
de 2 a 6. No existen problemas en particular, con respecto a las
prestaciones del neumático, si aumenta el número de hilos metálicos
en un paquete. Sin embargo, en la fase del calandrado de la
cobertura de caucho de las cuerdas de hilos metálicos, es difícil
alinear de forma plana y en paralelo los paquetes de muchos hilos
(en este caso, se alinean en paralelo sin trenzar un paquete de
siete o más hilos metálicos) dentro de la lona de cinturón con
intervalos entre los paquetes en dirección de la anchura de la capa
de cinturón, y se perjudica la productividad. Desde el punto de
vista tanto de la duración del neumático como de la productividad,
el número más ventajoso de hilos metálicos de un paquete es, en la
práctica, de 3 a 4.
El diámetro del hilo metálico utilizado en la
capa de cinturón de la presente forma de realización es
preferiblemente de 0,18 a 0,35 mm, y más preferiblemente de 0,19 a
0,28 mm. Desde el punto de vista de la reducción del
peso del neumático, el diámetro de los hilos debe ser pequeño y su
peso reducido. Sin embargo, si el diámetro del hilo metálico
resulta demasiado pequeño, para mantener la resistencia del cinturón
debe embeberse un gran número de hilos, por lo que los intervalos
entre paquetes resultan pequeños, y la resistencia a la separación
del cinturón empeora. Por otra parte, si el diámetro del hilo
metálico es demasiado grande, las tensiones que se generan en la
superficie del hilo metálico en el momento en que la capa de
cinturón se somete a una deformación de fractura es grande, y
cuando se produce una gran deformación como cuando el neumático gira
bruscamente, por ejemplo, los elementos de hilo metálico pueden
romperse con facilidad.
La resistencia a la tracción de los hilos
metálicos de la presente forma de realización debe ser
preferiblemente de 3130 a 4410 MPa, y más preferiblemente de 3430 a
4410 MPa. Si la resistencia a la tracción es inferior
a 3430 MPa, e inferior a 3130 MPa en particular, con objeto de
mantener la resistencia del cinturón, debe aumentarse el número de
hilos metálicos utilizados, y el neumático no puede hacerse más
ligero. Los hilos metálicos con resistencia a la tracción superior
a 4410 MPa son difíciles de fabricar, y su producción en grandes
series es ardua.
En la capa de cinturón de la presente forma de
realización, se utilizan hilos metálicos aislados (unifilamentos)
sin trenzar. Las estructuras utilizadas convencionalmente de
cuerdas metálicas trenzadas tales como de 1 x 3, 1 x 4, 1 x 5, etc.,
sufren una reducción de la resistencia de aproximadamente un 3%
debido a la pérdida producida por el trenzado. Con la presente
forma de realización, el régimen de utilización de la resistencia es
mayor, y por tanto, existe la ventaja de que la resistencia a la
tracción en las etapas iniciales es particularmente alta.
El material de los hilos metálicos de la presente
forma de realización es preferiblemente acero con un contenido de
carbono de por lo menos 0,7% en peso, y más preferiblemente, de por
lo menos un 0,8% en peso de carbono. Los hilos metálicos que
contienen menos de 0,7% en peso de carbono presentan una
resistencia a la tracción insuficiente como material de refuerzo
del cinturón de un neumático. Sin embargo, si el contenido en
carbono excede del 0,9% en peso y resulta elevado, se hace difícil
el proceso de estirado del hilo metálico.
En la presente forma de realización, los paquetes
de hilos metálicos se encuentran dispuestos de forma plana en
paralelo en dirección de la anchura de la capa de cinturón. De este
modo, utilizando una pequeña cantidad de caucho de cobertura y
haciendo la capa de cinturón más delgada, es posible aligerar el
peso del neumático.
En el caso en que la capa de cinturón de la
presente forma de realización esté formada por dos lonas de
cinturón, es preferible que se satisfagan las relaciones expresadas
en las siguientes fórmulas, en las que G_{1} es el espesor total
de las dos lonas, G_{2} es el intervalo entre los hilos metálicos
en dirección radial de la lona de lado interior y los hilos
metálicos en dirección radial de la lona de lado exterior, y
\deltaG es el intervalo entre los paquetes de hilo
\hbox{metálico de cada lona:}
(1)1.00\ mm
\leqq G1 \leqq 2,00\
mm
(2)0.32\ mm
\leqq G2 \leqq 0,65\
mm
(3)0.25\ mm
\leqq dG \leqq 1,00\
mm
Si G_{1} es inferior a 1,00 mm, el tratamiento
del cinturón resulta blando y la operación de moldeo del neumático
se hace difícil. Si G_{1} excede de 2,00 mm, aumenta el espesor
de la capa de cinturón lo que se opone al objetivo de reducir el
peso. Si G_{2} es inferior a 0,32 mm, la capa de cinturón se
deforma fácilmente debido a los empujes que recibe procedentes de
la superficie de la banda de rodadura, por lo que se reduce la
durabilidad del cinturón. Un G_{2} superior a 0,65 mm es
innecesario, y desaparece la ventaja de aligerar el peso. Además, si
G_{2} excede de 0,65 mm, se reduce la rigidez en la dirección
dentro del plano de tracción con respecto a la totalidad de la capa
de cinturón, y empeora la característica de maniobrabilidad. Si
\deltaG es inferior a 0,25, no puede evitarse la generación y
crecimiento de la separación en la parte extrema de cinturón. Si
\deltaG excede de 1,00 mm se reduce la rigidez del cinturón
debido a que el intervalo entre los paquetes de hilo metálico se
hace demasiado grande, y la resistencia a la penetración al pasar
sobre clavos u objetos similares es pobre.
El ángulo que forman los hilos metálicos
cubiertos de caucho dentro de la capa de cinturón con respecto al
plano ecuatorial del neumático es preferiblemente de 15º a 35º. Si
el ángulo formado con el plano ecuatorial es inferior a 15º, la
durabilidad es insuficiente. Si el ángulo formado excede de 35º y
se hace amplio, la rigidez de cinturón en dirección circunferencial
se reduce, lo que es un inconveniente para un neumático radial.
Una característica importante del neumático
radial de la presente forma de realización es que, como se ilustra
que los ejemplos de las Figs. 1 y 2, por lo menos una capa superior
5, en la cual se encuentran unas fibras orgánicas cubiertas de
caucho, está situada entre la banda de rodadura y la capa de
cinturón. Disponiendo la capa de cinturón y la capa superior tal
como se ha descrito, se puede suprimir eficazmente la separación de
la parte extrema de cinturón y la rotura de los hilos, y se obtiene
un neumático radial de peso ligero en el cual el confort de marcha
y la estabilidad de maniobra mejoran, y el cual presenta una baja
resistencia a la rodadura y baja rumorosidad.
Desde los puntos de vista de mejorar la
estabilidad de maniobra y de reducir la resistencia a la rodadura,
es preferible disponer las fibras orgánicas en la capa superior en
dirección sustancialmente paralela a la dirección circunferencial
del neumático.
Como fibras orgánicas utilizadas para la capa
superior de la presente forma de realización se utilizan fibras de
nailon, fibras de tereftalato de polietileno (PET), fibras de
naftalato de polietileno (PEN), fibras de rayón, fibras de aramida y
otras similares.
Si se utilizan fibras de naftalato de polietileno
(PEN), el módulo de tracción es muy alto comparado con el nailon o
el PET. Por tanto, la utilización de tales fibras puede compensar
la insuficiente rigidez del cinturón en dirección circunferencial
debida al uso de paquetes de hilos metálicos de diámetros
relativamente pequeños con el fin de aligerar el peso en la
presente invención, y puede reducir eficazmente la rumorosidad en
carretera.
Las cuerdas de fibra de PEN utilizadas en la capa
superior de la presente forma de realización presentan
preferiblemente una estructura de 1500d/2 o 1000d/2 deniers. Como
se ilustra en el ejemplo de la Fig. 1, la capa superior presenta
preferiblemente una anchura que cubre toda la anchura de la capa de
cinturón. Sin embargo, la capa superior puede estar segmentada en
dirección de la anchura de la capa de cinturón y dispuesta en ambas
\hbox{partes extremas de dicha capa.}
Las fibras orgánicas tales como las mencionadas
anteriormente pueden utilizarse para las cuerdas de la lona de
carcasa radial de la presente forma de realización. En este caso,
es ventajoso utilizar fibras de naftalato de polietileno (PEN) que
presentan un alto módulo de elasticidad, en lugar de las fibras
convencionales de nailon o PET. De este modo pueden mejorarse
notablemente la estabilidad en la maniobra y el confort de
marcha.
Resumiendo, en el neumático radial de la presente
forma de realización, existen en la capa de cinturón paquetes en
cada uno de los cuales se encuentran en disposición sustancialmente
plana hilos aislados metálicos (unifilares) sin trenzar, alineados
en disposición plana en paralelo con intervalos entre ellos. De
este modo, puede obtenerse una capa de cinturón ligera y que
presenta alta rigidez en dirección circunferencial y que puede
suprimir la generación y propagación de la separación de la parte
extrema de cinturón. Gracias a esta capa de cinturón mejorada, y a
la capa superior de fibras orgánicas utilizadas conjuntamente en la
capa de cinturón, es posible proporcionar un neumático radial de
altas prestaciones y peso ligero que presenta una mejora en la
resistencia a la rodadura, la estabilidad de maniobra y el confort
de marcha.
A continuación, se exponen Ejemplos de la
presente forma de realización haciendo referencia a los dibujos y a
las tablas. En los presentes Ejemplos, se prepararon neumáticos
radiales que presentaban la estructura que se representa en la Fig.
1 y del tamaño 175/70R14, a los que se aplicaron lonas de cinturón
en las cuales se dispusieron paquetes de hilos metálicos según las
líneas superiores de la Tabla 1 (excepto para el Ejemplo Comparativo
1), de tal manera que la relación D_{S}/D_{L} del diámetro
menor al diámetro mayor en la sección transversal de cada uno de
los paquetes era 1/n (en donde n es el número de hilos metálicos de
cada paquete). En esta disposición, la lona de cinturón 3 y la lona
de cinturón 4 constituían una primera lona de cinturón 3, que
estaba dispuesta en la parte de corona al lado exterior de la capa
de carcasa 2 en dirección radial y en la cual los hilos metálicos
estaban inclinados según un ángulo de 20º hacia la izquierda con
respecto al plano ecuatorial del neumático, y una segunda lona de
cinturón 4, que estaba dispuesta en dirección radial hacia el
exterior de la primera lona de cinturón 3 y en la cual los hilos
metálicos estaban inclinados según un ángulo de 20º hacia la
derecha con respecto al plano ecuatorial. En este caso, los Ejemplos
Comparativos 1 y 2 carecían de capa superior. En el Ejemplo
Comparativo 1, los hilos metálicos se encuentran embebidos
uniformemente como se representa en la Fig. 4. El Ejemplo
Comparativo 2 es un ejemplo que utiliza los tres paquetes de hilos
representados en la Fig. 2. Los ejemplos 1 a 6 y 8 a 9 son ejemplos
en los cuales, como se representa en la Fig. 2, existen tres hilos
metálicos dispuestos en paquetes planos y paralelos, y se encuentran
embebidos en la capa de cinturón. El ejemplo 7 es una disposición
similar a la de los paquetes de cuatro hilos representados en la
Fig. 3. El ejemplo 10 no se ilustra pero es una disposición de 7
paquetes de hilos.
La capa superior 5 está situada al lado exterior
en dirección radial de la capa de cinturón antes descrita. La capa
superior 5 está formada por una capa de cuerdas de fibra orgánica
en la cual se encuentran fibras orgánicas de
naftalato-2,6-polietileno (PEN) y
embebidas en caucho que están dispuestas sustancialmente paralelas a
la dirección circunferencial del neumático. Existen los dos tipos
siguientes de cuerdas de fibra de PEN utilizadas en la capa
superior.
- (1)
- deniers indicados (D): 1500/2
- número de cuerdas embebidos: 50 por 5 cm
- número de torsiones hacia arriba x hacia abajo (veces por 10 cm): 39 x 39
- espesor total incluyendo el caucho de recubrimiento: 0,88 mm
- (2)
- deniers indicados (D): 1000/2
- número de cuerdas embebidos: 58,5 por 5 cm
- número de torsiones hacia arriba x hacia abajo (veces por 10 cm): 39 x 39
- espesor total incluyendo el recubrimiento de caucho: 0,75 mm.
Las cuerdas trenzadas antes mencionadas fueron
sometidas a la aplicación de un proceso de recubrimiento de
adhesivo (inmersión) y un tratamiento térmico bajo las siguientes
condiciones. Primeramente, después de haberse sumergido en la
solución de inmersión de RFL (látex
resorcinol-formaldehido) utilizado en el Ejemplo 1
de la publicación de la solicitud de patente japonesa
(JP-B) nº 3-12503, las cuerdas
fueron sometidas a un tratamiento térmico durante 60 a 160 segundos
en una zona de secado a 170ºC. A continuación, las cuerdas fueron
sometidas a un tratamiento térmico durante 60 a 160 segundos a una
temperatura de 250 a 270ºC en una cámara de fijación por calor y una
cámara de normalizado. La tensión de las cuerdas en la cámara de
fijación por calor se estableció de 0,4 a 1,1 g/d, y la tensión de
las cuerdas en la cámara de normalizado se estableció de 0,03 a 0,50
g/d. Es preferible realizar ajustes de tal manera que las
propiedades de las cuerdas después de los procesos de adhesivo y
calentamiento presente una tensión de 2,25 g/d y un grado de
alargamiento (JIS L1017) del 3,5% o inferior.
Las características de las cuerdas de otras
fibras orgánicas, esto es, de NY (nailon) y de PET (tereftalato de
polietileno), utilizadas en la capa superior de la Tabla 1 son las
siguientes.
- deniers indicados (D): 1260/2
- número de cuerdas embebidas: 50 por 5 cm
- número de torsiones hacia arriba x hacia abajo (veces por 10 cm): 39 x 39
- espesor total incluyendo el recubrimiento de caucho: 0,83 mm.
- deniers indicados (D): 1500/2
- número de cuerdas embebidas: 50 por 5 cm
- número de torsiones hacia arriba x hacia abajo (veces por 10 cm): 39 x 39
- espesor total incluyendo el recubrimiento de caucho: 0,88 mm.
Además, las características de las cuerdas de
fibra de PEN utilizadas como cuerdas de carcasa fueron las
siguientes.
- deniers indicados (D): 1500/2
- número de cuerdas embebidas: 50 por 5 cm
- número de torsiones hacia arriba x hacia abajo (veces por 10 cm): 44 x 44
- espesor total incluyendo el recubrimiento de caucho: 0,88 mm.
El Ejemplo Comparativo 1 es un neumático que
utiliza una capa de cinturón en la cual los hilos metálicos de un
diámetro de 0,21 se encuentran embebidos uniformemente, y carece de
capa superior, y en el cual se utilizan en las cuerdas de carcasa
fibras de PET. La evaluación de las prestaciones se realizó
utilizando este neumático del Ejemplo Comparativo 1 como control
(un índice de 100). Los resultados de las pruebas de todos los
neumáticos de Ejemplo y de Ejemplo Comparativo se recogen en la
Tabla 1.
En los neumáticos de los Ejemplos 1 a 3, se
dispusieron capas superiores formadas por fibras de nailon, fibras
de PET y fibras de PEN en el lado exterior en dirección radial de
la capa de cinturón que utilizaba paquetes de tres hilos metálicos.
Los Ejemplos 4 y 5 son, respectivamente, un ejemplo de utilización
de fibras de PEN en la capa superior y en las cuerdas de carcasa y
un ejemplo variando número de deniers de las cuerdas de fibras de
PEN de la capa superior. En el neumático del Ejemplo 6, el diámetro
de los hilos metálicos que se encuentran empaquetados en grupos de
tres pasan a ser de 0,26 mm y en consecuencia, el intervalo
\deltaG entre los paquetes de hilos metálicos se amplió a 0,62 mm.
El neumático del Ejemplo 7 es un neumático en el cual se
empaquetaron hilos metálicos de un diámetro de 0,21 mm en grupos de
cuatro.
El neumático del Ejemplo Comparativo 2 es un
neumático en el que los hilos metálicos, que presentan un diámetro
de 0,21 mm al igual que el Ejemplo Comparativo 1, se agrupan en
paquetes de tres hilos metálicos. En este Ejemplo Comparativo 2,
debido a la diferencia en la resistencia a la tracción, se utilizan
aproximadamente un 9% más de hilos metálicos que en Ejemplo
Comparativo 1, y por tanto, el intervalo \deltaG entre los
paquetes de hilos metálicos se estableció en 0,24 mm, menor que el
intervalo de 0,33 mm utilizado en los Ejemplos 1 a 5.
En el Ejemplo 8, el diámetro de los hilos
metálicos es de 0,17 mm y en el Ejemplo 9, el diámetro de los hilos
es de 0,37 mm. En ambos casos, se utilizan fibras de PEN en la capa
superior y en las cuerdas de carcasa. El Ejemplo 10 utiliza paquetes
de siete hilos metálicos cada uno de los cuales presenta un
diámetro de 0,21 mm, y el intervalo \deltaG entre los paquetes de
hilos metálicos se estableció en 0,77 mm de anchura.
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Las últimas líneas de la Tabla 1 muestran los
resultados de una evaluación comparativa de las prestaciones de los
neumáticos de los Ejemplos y Ejemplos Comparativos, asignando a las
prestaciones del neumático del Ejemplo Comparativo 1 un índice 100.
Como puede apreciarse por los resultados de los Ejemplos 1 a 10, la
resistencia a la separación de la parte extrema de cinturón mejoró
en gran medida utilizando el paquete de cuerdas de hilo metálico y
ampliando el intervalo \deltaG entre los paquetes de hilo
metálico. Los efectos se aparecieron particularmente cuando se
utilizó dicha estructura en combinación con una capa superior
formada por fibras orgánicas, y, en particular, una capa superior de
fibras de PEN.
Puede apreciarse también que el confort de marcha
mejoraba por una combinación con la capa superior. En particular,
se observaron efectos preferibles utilizando fibras de PEN tanto en
la capa superior como en las cuerdas de la lona de carcasa.
Por lo que se refiere a la estabilidad de
maniobra, se observaron en particular los efectos resultantes
debidos a la provisión de la capa superior, y la debilidad en la
rigidez de un cinturón de hilo metálico carente de capa superior era
compensada y mejorada la estabilidad. Tal como se ha dicho
anteriormente, el uso de las fibras de PEN daba como resultado los
mejores efectos.
Es sabido que en general, para los cinturones de
dos capas de cuerdas de acero de estructura trenzada la colocación
de una capa superior en el lado exterior en dirección radial del
mismo conduce a un empeoramiento de la resistencia a la rodadura de
neumático. Sin embargo, como en la presente invención, por una
combinación de la capa superior con una capa de cinturón formada
por paquetes de hilos metálicos sin trenzar y que son relativamente
delegados, puede mejorar bastante la resistencia a la rodadura, tal
como puede apreciarse por la Tabla 1.
Si se usa, por ejemplo, una estructura trenzada
de 1 x 3 filamentos trenzados tal como se representa en la Fig. 5,
el diámetro de la cuerdas es grande (y es incluso más grande si se
utilizan cuerdas abiertas) y el espesor G1 del caucho de
recubrimiento es grueso, en comparación con una capa de cinturón en
la cual se utilizan hilos metálicos no trenzados como en la
presente invención, y ello es desventajoso con respecto a la
resistencia a la rodadura de neumático. También desde el punto de
vista de la resistencia de las cuerdas, para compensar el
empeoramiento de la resistencia del cinturón causada por la pérdida
que origina trenzado, se requiere un gran número de cuerdas de
acero y el peso aumenta. Ello es también causa del empeoramiento de
la resistencia a la rodadura.
Puede apreciarse que, en los neumáticos de la
presente invención, debido a la combinación con la capa superior,
la rigidez del cinturón aumenta y mejora la resistencia contra la
rotura de los hilos de cinturón.
En general, existe la tendencia a un
aligeramiento del peso de un neumático con el resultado de un
empeoramiento de la rumorosidad en carretera. Sin embargo, en la
presente invención, la rumorosidad mejora por la combinación de la
capa superior con la capa de cinturón.
El caso del neumático del Ejemplo 8 es un ejemplo
en el que el diámetro de los hilos metálicos es pequeño, para
mantener la resistencia total de cinturón, el número de cuerdas
embebidas aumenta, y el intervalo \deltaG entre los paquetes de
hilos metálicos, cada uno de los cuales está formado por tres
hilos, es pequeño. Esta estructura es, en cierto modo, desventajosa
con respecto a la resistencia a la separación de la parte extrema
del cinturón. Sin embargo, debe observarse que, en este estructura,
el nivel de la resistencia a la separación de la parte extrema del
cinturón es sustancialmente la misma que el de los neumáticos
comparativos.
En el Ejemplo 10, en el que el número de hilos de
los paquetes de hilos metálicos es grande, no se presentaron
problemas con respecto a las prestaciones del neumático. Sin
embargo, con el fin de estabilizar las características del paquete
de hilos metálicos, la velocidad del procesamiento del caucho de
recubrimiento en el proceso de calandrado era relativamente lenta,
lo que suponía ciertos problemas con respecto a la
productividad.
A continuación se describen los procedimientos de
prueba utilizados en los presentes Ejemplos.
El neumático de prueba se montó en una llanta
normal, se infló con una presión interna de 1,5 kgf/cm^{2}, y se
montó en un vehículo de turismo para pruebas. Después de circular
por carreteras normales por un espacio de 60.000 km, el neumático se
sometió a estudio, y se midió la longitud de la grieta que se formó
en el borde del cinturón. Se calculó la recíproca de la longitud de
la grieta de cada uno de los neumáticos sometidos a prueba, y se
utilizó el valor recíproco del neumático de control del ejemplo
comparativo 1 como índice 100. A mayor índice, mejor resistencia a
la separación de la parte extrema del cinturón.
El neumático de prueba se cargó con una carga
predeterminada y se sometió a presión sobre un tambor de hierro
para pruebas de neumáticos que presentaba un diámetro exterior de 2
m tal cual se aplicó una protuberancia de 2 cm de anchura y una
altura de 1 cm. Se hizo girar el tambor. Se midió, utilizando un
acelerómetro, la forma de onda de la vibración en la dirección
vertical de la carga en el momento en que el neumático pasaba sobre
la protuberancia del tambor. Se determinó la recíproca de la
amplitud del primer ciclo, y se expresó como un índice de 100 el
valor correspondiente al neumático de control del ejemplo
comparativo 1. A mayor índice, correspondía un mejor confort de
marcha.
El neumático de prueba, que se ajustó a la norma
JIS D4202, se situó sobre un tambor de pruebas de un diámetro
exterior de 3 m. Se aplicó al neumático una carga que se determinó
a partir del tamaño y la presión interna predeterminados, y se hizo
girar al neumático preliminarmente durante 30 min a la velocidad de
30 km/h. A continuación, para eliminar los efectos del aumento de
la presión interna producido por el aumento de temperatura, se
eliminó la carga y se reajusto la presión interna a un valor normal.
Después, se aplicaron, a la misma velocidad y bajo la misma carga,
ángulos del plano de la rueda con la dirección de marcha desde
\pm1º a \pm4º, de grado en grado de forma continua de sentidos
positivo y negativo. Se midió la fuerza de viraje (CF) por unidad de
ángulo para cada uno de los ángulos positivo y negativo, y se
calculó el valor medio de los mismos como potencia de viraje (CP).
La CP de cada neumático de pruebas se dividió por la CP del
neumático convencional para determinar un índice. A mayor índice,
mejor la estabilidad de maniobra.
La medición de la resistencia a la rodadura se
realizó de acuerdo con la norma SAE J1269, y se expresó como un
índice siendo 100 el índice del neumático de control del ejemplo
comparativo 1. A mayor índice, menor resistencia a la rodadura.
En esta prueba, el neumático de prueba se montó
en un vehículo real, y el vehículo recorrió 20.000 km a una
velocidad de 60 km/h sobre una carretera de curvas con curvas
uniformes. A continuación el neumático de prueba se sometió estudio,
y se extrajo el material de refuerzo del interior de la capa de
cinturón (los paquetes de hilos metálicos o los hilos metálicos
aislados). Se determinó el número de materiales de refuerzo en
estado de rotura, y la inversa del mismo se expresó como un índice
siendo 100 el valor del índice del neumático de control del ejemplo
comparativo 1. A mayor índice, mejor resistencia a la rotura de
cinturón.
Se montaron neumáticos de prueba de un tamaño de
175/70R14 en llantas normales, y se aplicaron a cuatro vehículos de
turismo tipo sedán dotados de un motor de 2.000 cc. En cada
vehículo marchaban dos personas, y el vehículo fue conducido a una
velocidad de 60 km/h sobre una pista de pruebas para la evaluación
de la rumorosidad en carretera. En el centro de la superficie
posterior del asiento posterior al del conductor se situó un
micrófono para detectar el ruido. Se midió la intensidad de ruido
total (decibelios) a las frecuencias de 100 a 500 Hz y 300 a 500
Hz. El valor medido se expresó como un índice asignando al neumático
de control del Ejemplo Comparativo 1 un valor 100. A mayor índice,
mejor rumorosidad en carretera.
Se midió el tiempo requerido para el trabajo de
preparación de los hilos y el trabajo de laminado (calandrado)
previo a la combinación de los hilos y el caucho, y se comparó con
el tiempo el trabajo para las cuerdas convencionales. Si el tiempo
era aproximadamente el mismo se designaba la marca de evaluación O.
Si el tiempo se incrementaba en un 20% o menos, se señalaba con la
marca \Delta. Si el tiempo se incrementaba incluso más, se
señalaba con la marca X.
Como se ha dicho anteriormente, según los
neumáticos basados en la presente forma de realización, es posible
proporcionar neumáticos radiales en los cuales se han superado los
inconvenientes de la técnica convencional, y que son ligeros de peso
y reducen en gran medida el empeoramiento en las prestaciones del
neumático que normalmente acompaña al aligeramiento del peso del
neumático o incluso se mejoran las prestaciones del neumático.
Segunda forma de
realización
A continuación se describe un neumático radial de
una segunda forma de realización de la presente invención haciendo
referencia concretamente a la Fig. 7 y a las Figs. 2 a 6. En la
presente forma de realización, los elementos que son iguales a los
descritos anteriormente en la primera forma de realización se
indican con las mismas referencias numéricas, y su descripción se
omite básicamente.
Como se ilustra a título de ejemplo en la vista
de la sección transversal de la mitad izquierda de la Fig. 7, el
neumático radial de la presente forma de realización incluye
básicamente la capa de carcasa 2 que está formada por lo menos por
una lona de carcasa radial dispuesta entre el par de elementos de
talón 1, la banda de rodadura 6, situada en el lado exterior en
dirección radial del neumático de la zona de la corona de la capa
de carcasa, y que constituye la parte de contacto con suelo, y la
capa de cinturón formada por al menos dos lonas de cinturón (en
este caso, las lonas de cinturón 3, 4) constituidas por hilos
metálicos recubiertos de caucho y que están dispuestas entre la
banda de rodadura y la zona de corona de la capa de carcasa.
Además, entre la banda de rodadura y la capa de
cinturón se encuentra situada por lo menos una capa de refuerzo 7,
realizada en caucho o cuyo principal componente es caucho.
La estructura y efectos de la capa de cinturón de
la presente forma de realización son similares a los de la capa de
cinturón de la primera forma de realización, y, por lo tanto, se
omite su descripción detallada.
Una característica importante del neumático
radial de la presente forma de realización es que, tal como se ha
dicho anteriormente, la por lo menos una capa de refuerzo 7, que es
de caucho o cuyo componente principal es caucho, está dispuesta
entre la banda de rodadura y la capa de cinturón. Al utilizar esta
capa de refuerzo, cuando el neumático circula a la alta velocidad o
está sometido a una gran deformación, las tensiones bruscas o
intensas que se inducen en la capa de cinturón desde la superficie
de contacto con suelo de la banda de rodadura se mitiga y absorbe,
y la capa de cinturón de la presente invención que está constituida
por una disposición de paquetes de hilos metálicos únicos
(unifilamentos) queda protegida efectivamente sin sufrir daño. En
consecuencia, puede evitarse la rotura de los hilos y la separación
de los mismos en la capa de cinturón, y la durabilidad del
neumático mejora notablemen-
te.
te.
La mejora en la durabilidad de la capa de
cinturón se consigue en grado máximo cuando la anchura, en
dirección de la anchura del neumático, de la capa de refuerzo que
es de caucho o cuyo componente principal es caucho, se encuentra en
el intervalo entre 70% y 110% de la anchura de la lona de cinturón
más interna en dirección radial del neumático. Si la anchura, en
dirección de la anchura neumático, de la capa refuerzo es inferior
al 70% de la anchura de la lona de cinturón más interior, existe la
posibilidad de que no se pueda evitar la rotura y la separación de
los hilos, en particular en la proximidad de las partes extremas de
la capa de cinturón. Además, está relación no es conveniente que
exceda del 110% puesto que cuando excede de 100%, es posible que
empeore el confort de marcha y la rumorosidad en carretera.
El espesor de la capa de refuerzo debe ser
preferiblemente de 0,2 a 1,2 mm, y más preferiblemente de 0,3 a 0,8
mm. Si el espesor de la capa de refuerzo es inferior a 0,2 mm, los
efectos mencionados de protección y supresión de la rotura de hilos
y la separación de hilos, son pobres y existe la posibilidad de que
no se elimine lo suficiente la rotura de los hilos y la separación
de los mismos. Si la capa de refuerzo es superior a 1,2 mm, esta
circunstancia se opone al objeto de reducir el peso, y existe la
posibilidad de que el confort de marcha y la rumorosidad en
carretera puedan empeorar.
Es preferible que el 100% del esfuerzo de
tracción de las partes de caucho de la capa de refuerzo de la
primera forma de realización esté comprendido entre 1,0 y 8,0 MPa.
Cuando el 100% del esfuerzo de tracción es inferior a 1,0 MPa, el
caucho es demasiado blando y no proporciona el efecto de refuerzo
suficiente. Cuando el 100% del esfuerzo de tracción excede 8,0 MPa,
el caucho es demasiado duro, y existe la posibilidad de que el
efecto de absorción y reducción de los esfuerzos inducidos
disminuya, o que el confort de marcha y la sensación puedan verse
afectados de manera adversa.
El 100% del esfuerzo de tracción de las partes de
caucho de la capa refuerzo de la presente forma de realización debe
ser preferiblemente superior al 100% del esfuerzo de tracción del
caucho de la banda de rodadura. Si el 100% del esfuerzo de tracción
de las partes de caucho de la capa refuerzo es inferior al del
caucho de la banda de rodadura, el efecto anteriormente mencionado
de protección es pobre, así como el efecto de reducción y absorción
de los esfuerzos inducidos hacia la capa de cinturón.
En la presente forma de realización existen dos
tipos de capa de refuerzo: un tipo en el cual las propiedades
requeridas mencionadas anteriormente se obtienen por el uso de una
composición de caucho, y un tipo en el cual las mencionadas
propiedades requeridas se obtienen por el relleno de fibras cortas
o materiales similares en una composición de caucho el cual es el
componente principal.
En la capa de refuerzo constituida por una
composición de caucho, el 100% deseado antes mencionado del
esfuerzo de tracción puede obtenerse fácilmente por un compuesto de
un negro de humo altamente de refuerzo, por ejemplo, un negro del
humo de grado altamente de refuerzo tal como los SAF, ISAF, HAF,
FEF, GPF, SRF, o similares, en una cantidad relativamente alta de
preferiblemente 40 a 80 partes en peso por cada 100 partes en peso
de la composición de caucho.
Con objeto de imprimir las propiedades requeridas
a la capa de refuerzo mediante la adición de un material de
refuerzo a la composición de caucho que es el componente principal,
puede obtenerse fácilmente una capa de refuerzo cuyo componente
principal es caucho y que tiene las propiedades ante mencionadas
añadiendo fibras cortas orgánicas o metálicas a la composición de
caucho. Las fibras cortas que pueden añadirse no están
particularmente limitadas, y ejemplos de las mismas incluyen fibras
orgánicas que se utilizan normalmente en el refuerzo de los
neumáticos, tales como fibras de poliéster, fibras de poliamida
alifática, fibras de poliamida aromática, fibras de rayón o
similares, y fibras metálicas tales como fibras de acero, fibras de
acero inoxidable y similares. Entre las citadas se usan
apropiadamente fibras de tereftalato de polietileno, fibras de
naftalato de polietileno, fibras de nailon 6 o nailon 66, fibras de
aramida, fibras de acero y similares. Con el fin de obtener de
forma notable los efectos de refuerzo al añadir dichas fibras
cortas, es deseable que la relación L/d (relación de aspecto) de la
longitud de fibra L con respecto al diámetro de la misma d sea de 3
a 100. En el caso utilizar una capa de refuerzo en la cual existen
fibras cortas de relleno y en particular fibras cortas que
presenten una relación de aspecto L/d alta, es conveniente que las
fibras cortas estén orientadas en la dirección circunferencial del
neumático para la protección de la capa de cinturón de la presente
invención y para aumentar la rigidez de cinturón, lo que es
preferible en la presente forma de realización.
Las cuerdas de la lona de carcasa radial de la
presente forma de realización son similares a las de la primera
forma de realización y, por tanto, su descripción se omite.
En resumen, en el neumático radial de la presente
forma de realización, unos paquetes, en los cuales se hallan
dispuestos en posición sustancialmente plana una pluralidad de
hilos metálicos aislados sin trenzar, están alineados de forma plana
en paralelo en la lona de cinturón con intervalos entre los mismos.
De este modo, puede obtenerse una capa de cinturón, que es ligera
de peso y presenta una alta rigidez en dirección circunferencial y
que puede evitar la generación y propagación de la separación aparte
extremas de cinturón. Gracias a esta capa de cinturón mejorada, y a
la capa de refuerzo que está realizada en caucho o cuyo principal
componente es caucho y que se encuentra dispuesta entre la banda de
rodadura y la capa de cinturón, es posible obtener un neumático
radial de altas prestaciones y peso ligero con resistencia a la
rodadura y durabilidad mejoradas.
A continuación, se exponen unos Ejemplos de la
presente forma de realización haciendo referencia a los dibujos y a
las Tablas.
En los presentes Ejemplos, una capa de cinturón
formada por dos lonas de cinturón de las características indicadas
en las filas superiores de la Tabla 2, y una capa de refuerzo de
las características indicadas en las filas medias de la tabla 2 se
aplicaron a neumáticos radiales que presentaban la estructura
representada, en sección transversal, en la Fig. 7 y de dimensiones
175/70 R14.
En los Ejemplos 1 a 3, unos hilos metálicos de
diámetros 0,30\diameter, 0,21\diameter y 0,26\diameter se
empaquetaron respectivamente en grupos de tres hilos y fueron
embebidos en un caucho de recubrimiento de manera que quedaron
alineados en paralelo en dirección de la anchura de la capa de
cinturón como se representa en la Fig. 2. La anchura de la capa de
refuerzo era del 100%, 80% y 100% de la anchura de la primera lona
de cinturón 3, respectivamente.
Ninguno de los Ejemplos Comparativos presentaba
capa de refuerzo. La lona de cinturón del Ejemplo Comparativo 2 era
igual a la del Ejemplo 1, y la lona de cinturón del Ejemplo
Comparativo 1 se formó con las cuerdas trenzadas de tres hilos
metálicos representadas en la Fig. 5.
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\vskip1.000000\baselineskip
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Cada uno de los neumáticos de los Ejemplos y de
los Ejemplos Comparativos fueron sometidos a pruebas de resistencia
a la rotura del cinturón y a pruebas de resistencia a la separación
de cinturón de la capa de cinturón. Los resultados de estas pruebas
se recogen en las líneas inferiores de la Tabla 2.
Como puede observarse de los resultados de los
Ejemplos 1 a 3, el neumático radial de la presente forma de
realización que presenta una capa de refuerzo de caucho y que
utiliza una capa de cinturón formada por lonas de cinturón en las
cuales se encuentran hilos metálicos alineados en paquetes, es un
neumático de excelente durabilidad en el cual se evitaba la rotura
del cinturón y la separación del mismo.
Además, los Ejemplos anteriores son ejemplos en
los cuales la capa de refuerzo está realizada en una composición de
caucho. Sin embargo, puede obtenerse el mismo efecto o incluso un
efecto superior de mejora de la durabilidad si se utiliza una capa
de refuerzo cuyo principal componente es una composición de caucho
con un relleno de fibras cortas o material similar.
A continuación se describen los procedimientos de
prueba utilizados en los presentes Ejemplos.
El neumático de pruebas se montó en una llanta
normal, se infló con una presión interna de 1,5 kgf/cm^{2}, y se
aplicó a un vehículo de turismo para pruebas. Después de recorrer
por carreteras normales 60.000 km, el neumático se sometió a
estudio, se midió la longitud de la grieta que se generó en la capa
de cinturón. Se calculó la recíproca de la longitud de la grieta de
cada neumático de prueba y el valor de la recíproca del neumático
del Ejemplo Comparativo 2 se utilizó como un índice de valor 100. A
valor más alto del índice, mejor resistencia a la separación del
cinturón.
Esta prueba se realizó de la misma forma que la
prueba de la resistencia a la rotura del cinturón de la primera
forma de realización descrita anteriormente, y, por consiguiente,
se omite su descripción.
Como se ha descrito anteriormente, con los
neumáticos radiales basados en la presente forma de realización, es
posible proporcionar neumáticos radiales en los cuales se superan
los inconvenientes de la técnica convencional, y que son de peso
ligero y eliminan ampliamente el empeoramiento del las prestaciones
del neumático que normalmente acompaña al aligeramiento del peso de
los mismos, o incluso mejoran sus prestaciones.
Tercera forma de
realización
Haciendo referencia a la Fig. 8 se describirá un
neumático radial correspondiente a una tercera forma de realización
de la presente invención. Esta tercera forma de realización es
básicamente similar a la primera forma de realización anteriormente
descrita. La presente difiere de aquélla únicamente en que, en la
presente forma de realización, por lo menos una de las capa de
refuerzo (que es la misma capa de refuerzo de la segunda forma de
realización) que está realizada en caucho o cuyo principal
componente es caucho, está dispuesta entre la capa de cinturón y la
banda de rodadura, y particularmente preferible, entre la capa
superior y la capa de cinturón. En consecuencia sólo se describirán
aquellas características de la presente forma de realización que
difieren de la primera forma realización y los contenidos que
repiten la descripción dada con respecto a las formas de
realización primera y segunda serán omitidos.
Como se ha indicado, una característica
importante del neumático radial de la presente forma de realización
es que por lo menos una capa de refuerzo 7, realizada en caucho o
cuyo componente principal es caucho, está dispuesta entre la banda
de rodadura y la capa de cinturón, y en particular preferiblemente,
entre la capa superior y la capa de cinturón (como se representa en
la vista en sección de la mitad izquierda de la Fig. 8). Esta capa
de refuerzo 7 es la misma que la de la segunda forma de
realización.
Las demás estructuras son iguales a las de la
primera forma de realización (y por tanto, se omite su
descripción).
En la presente forma de realización, por la
combinación de la capa de refuerzo de la segunda forma de
realización y la estructura de la primera forma de realización, los
efectos de mejora de la rigidez en dirección circunferencial y la
mitigación de las influencias sobre la capa de cinturón son todavía
más marcados, y la durabilidad y prestaciones en marcha del
neumático pueden mejorar todavía más. Es decir, es posible
proporcionar neumáticos radiales que son de peso ligero, que
eliminan en gran medida el empeoramiento de las prestaciones de los
neumáticos que normalmente acompaña al aligeramiento del peso de
los mismos, o que mejoran las prestaciones del neumático.
Claims (22)
1. Neumático radial que comprende:
una capa de carcasa (2) formada por lo menos por
una lona de carcasa radial dispuesta entre un par de elementos de
talón (1);
una banda de rodadura (6) dispuesta en el lado
exterior de la zona de la corona de la capa de carcasa, en
dirección radial del neumático, y que constituye la parte de
contacto con el suelo;
una capa de cinturón formada por al menos dos
lonas de cinturón (3, 4), formada cada una de ellas por hilos
metálicos recubiertos de caucho, y dispuesta entre la banda de
rodadura y la zona de corona de la capa de carcasa; y
por lo menos una capa de refuerzo (7), que esta
formada por fibras orgánicas recubiertas de caucho, y una capa de
refuerzo, que esta realizada en caucho o cuyo componente principal
es caucho, estando dispuesta la capa de refuerzo entre la banda de
rodadura y la capa de cinturón;
caracterizado porque la capa de cinturón
está estructurada de tal manera que en por lo menos una lona de
cinturón de la capa de cinturón, por lo menos la mayoría de los
hilos metálicos de la lona se encuentran en forma de paquetes de
hilos metálicos en los cuales se encuentran alineados en paralelo
sin trenzar una pluralidad de hilos metálicos de sección
transversal circular y diámetros sustancialmente iguales, estando
alineados los paquetes de hilos metálicos en disposición plana y en
paralelo con intervalos entre los paquetes de hilos metálicos en
dirección de la anchura de la capa de cinturón.
2. Neumático radial que comprende:
una capa de carcasa (2) formada por al menos una
lona de carcasa radial dispuesta entre un par de elementos de talón
(1);
una banda de rodadura (6) dispuesta en el lado
exterior de la zona de la corona de la capa de carcasa, en
dirección radial del neumático, y que constituye la parte de
contacto con el suelo;
una capa de cinturón formada por al menos dos
lonas de cinturón (3, 4) formada cada una de ellas por hilos
metálicos recubiertos de caucho, y dispuesta entre la banda de
rodadura y la zona de corona de la capa de carcasa; y
por lo menos una capa superior (5), en la cual se
encuentran unas fibras orgánicas recubiertas de caucho y que está
dispuesta entre la banda de rodadura y la capa de cinturón,
caracterizado porque la capa de cinturón
está estructurada de tal manera que en por lo menos una lona de
cinturón de la capa de cinturón, por lo menos la mayoría de los
hilos metálicos de la lona se encuentran en forma de paquetes de
hilos metálicos en los cuales se encuentran alineados en paralelo
sin trenzar una pluralidad de hilos metálicos de sección
transversal circular y diámetros sustancialmente iguales, estando
alineados los paquetes de hilos metálicos en disposición plana y en
paralelo con intervalos entre los paquetes de hilos metálicos en
dirección de la anchura de la capa de cinturón.
3. Neumático radial según la reivindicación 2, en
el que la capa de cinturón esta formada por dos lonas de
cinturón.
4. Neumático radial según la reivindicación 2, en
el que la capa de cinturón está estructurada de tal manera que en
todas las lonas de cinturón de la capa de cinturón, por lo menos la
mayoría de los hilos metálicos de la lona se encuentran en forma de
paquetes de hilos metálicos en los cuales una pluralidad de hilos
metálicos de sección transversal circular y diámetros
sustancialmente iguales están alineados en paralelo sin trenzar,
estando los paquetes de hilos metálicos alineados en disposición
plana y en paralelo con intervalos entre los paquetes de hilos
metálicos en dirección de la anchura de la capa de cinturón.
5. Neumático radial según la reivindicación 2, en
el que la relación de dimensiones D_{S}/D_{L} entre el diámetro
menor D_{S} y el diámetro mayor D_{L} del paquete de hilos
metálicos en una sección transversal ortogonal a la dirección
longitudinal del paquete de hilos metálicos es sustancialmente 1/n,
siendo n el número de hilos metálicos presentes en el paquete de
hilos metálicos.
6. Neumático radial según la reivindicación 2, en
el que el número n de hilos metálicos presentes en un paquete de
hilos metálicos es de 2 a 6.
7. Neumático radial según la reivindicación 2, en
el que el diámetro de los hilos metálicos de la capa de cinturón es
de 0,18 a 0,35 mm, y la resistencia a la tracción de los hilos
metálicos de la capa de cinturón es de 3.130 a 4.410 MPa.
\newpage
8. Neumático radial según la reivindicación 2, en
el que el diámetro de los hilos metálicos de la capa de cinturón es
de 0,19 a 0,28 mm, y la resistencia a la tracción de los hilos
metálicos de la capa de cinturón es de 4.430 a 4.410 MPa.
9. Neumático radial según la reivindicación 2, en
el que el material de los hilos metálicos de la capa de cinturón es
un acero que contiene por lo menos 0,7% en peso de carbono.
10. Neumático radial según la reivindicación 2,
en el que la capa de cinturón esta formada por 2 lonas de cinturón,
y suponiendo que G_{1} es el espesor total de las dos lonas,
G_{2} es el intervalo entre los hilos metálicos de la lona del
lado interior en dirección radial y los hilos metálicos de la lona
de lado exterior en dirección radial, y \deltaG es el intervalo
entre los paquetes de hilos metálicos de cada lona, se satisfacen
las siguientes fórmulas:
(1)1,00\ mm
\leqq G1 \leqq\ 2,00\
mm
(2)0,32\ mm
\leqq G2 \leqq\ 0,65\
mm
(3)0,25\ mm
\leqq dG \leqq\ 1,00\
mm
11. Neumático radial según la reivindicación 2,
en el que los hilos metálicos de la capa del cinturón forman un
ángulo de 15º a 35º con respecto al plano ecuatorial del
neumático.
12. Neumático radial según la reivindicación 2,
en el que las fibras orgánicas de la capa superior están alineadas
sustancialmente en paralelo con respecto a la dirección
circunferencial del neumático.
13. Neumático radial según la reivindicación 2,
en el que el material de las fibras orgánicas de la capa superior es
naftalato de polietileno.
14. Neumático radial según la reivindicación 2,
en el que el material de las cuerdas de la lona de carcasa radial es
naftalato de polietileno.
15. Neumático radial según la reivindicación 2,
en el que por lo menos una capa de refuerzo, que esta realizada en
caucho o cuyo componente principal es caucho, se encuentra
dispuesta entre la banda de rodadura y la capa de cinturón.
16. Neumático radial según la reivindicación 2,
en el que por lo menos una capa de refuerzo, que está realizada en
caucho o cuyo componente principal es caucho, se encuentra
dispuesta entre la capa superior y la capa de cinturón.
17. Neumático radial según la reivindicación 16,
en el que la anchura, en dirección de la anchura del neumático, de
la capa de refuerzo es del 70% a 110% de la anchura, en dirección
de la anchura del neumático, de la lona de cinturón del lado más
interior en dirección radial del neumático.
18. Neumático radial según la reivindicación 16,
en el que el espesor de la capa de refuerzo es de 0,2 a 1,2 mm.
19. Neumático radial según la reivindicación 16,
en el que el espesor de la capa de refuerzo es de 0,3 a 0,8 mm.
20. Neumático radial según la reivindicación 16,
en el que el 100% del esfuerzo de tracción de las partes de caucho
de la capa de refuerzo es de 1,0 a 8,0 MPa.
21. Neumático radial según la reivindicación 16,
en el que el 100% del esfuerzo de tracción de las partes de caucho
de la capa de refuerzo es superior al 100% del esfuerzo de tracción
de caucho de la banda de rodadura.
22. Neumático radial según la reivindicación 16,
en el que la capa de refuerzo cuyo componente principal es caucho
contiene fibras orgánicas cortas o fibras metálicas cortas.
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