ES2310633T3 - Neumaticos radiales de alto rendimiento. - Google Patents
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Abstract
Neumático radial de alto rendimiento que comprende una carcasa (4) de uno o más pliegues de cordones engomados que se extienden entre un par de núcleos (3) del talón incrustados en una parte (1) del talón y que contiene cordones dispuestos a lo largo de un plano que incluye un centro de rotación axial del neumático, estando arrollado al menos uno los cuales alrededor del núcleo del talón desde el interior del neumático hacia la parte exterior del mismo para formar una parte (4t) vuelta, y una capa (5) de refuerzo de la parte del talón, compuesta de una sola capa de cordones de acero engomados que cubre una superficie del pliegue de la carcasa sobre una región que va desde una posición (4te) externa de la parte (4t) vuelta en una dirección radial del neumático a lo largo de una superficie exterior de la parte vuelta a través del núcleo (3) del talón hasta un interior del neumático, caracterizado porque el ángulo de inclinación (alfa oE, alfa IE) de los cordones de acero en la capa (5) de refuerzo de la parte del talón con respecto a la línea (Dt) circunferencial del neumático está dentro de un rango de 22 - 35º, en la parte terminal (5OE,5IE) más externa fuera y dentro del neumático en la dirección radial, y pasando el ángulo de inclinación (beta O, beta I) de los cordones de acero fuera y dentro del neumático en la proximidad de la línea (L) a través del centro de gravedad gráfico (Cg) del núcleo (3) del talón en una sección del mismo y paralela al eje de rotación del neumático, que está dentro de un rango de 5 - 50ºC, añadido al rango de inclinación de las partes extremas con respecto a la línea circunferencial del neumático.
Description
Neumáticos radiales de alto rendimiento.
La presente invención se refiere a neumáticos
radiales de alto rendimiento y, más concretamente, a neumáticos de
alto rendimiento para su uso en vehículos pesados, tales como
camiones, autobuses y similares, capaces de desarrollar
suficientemente una excelente durabilidad en la parte del talón sin
que sea necesario disponer elementos de refuerzo adicionales en la
parte del talón a fin de reducir el peso de la parte del talón.
En los neumáticos radiales usados en vehículos
pesados, tales como camiones, autobuses y similares, hay un
problema que consiste en la aparición de fallos en la parte del
talón tipificada por la separación de un extremo vuelto del pliegue
de una carcasa y la separación de un extremo de cable de una capa de
cables de refuerzo de la parte del talón y que limitan la vida en
servicio de un neumático nuevo y dan lugar a problemas en el uso
del recauchutado repetitivo. Sin embargo hasta ahora, se han
propuesto en la práctica varias contramedidas para resolver el
problema anterior.
Muchas de estas contramedidas se basan en el uso
de muchas capas de cordones que refuerzan la parte del talón o en
el incremento del volumen de la parte del talón en su conjunto para
reducir la caída de una parte del talón conectada a una región de
contacto con el suelo hacia el exterior del neumático durante la
marcha bajo una carga lo más lejos posible para reducir la tensión
que actúa en un extremo de una capa de cordones de refuerzo de ka
parte del talón o un extremo vuelto de una carcasa y, por lo tanto,
implican incremento del peso del neumático e incremento del coste.
Sin embargo, no son adecuadas para demandas actuales, tales como
reducción de peso, reducción de coste y similares.
Además, estas contramedidas son incapaces de
satisfacer las demandas de ahorro en recursos y ahorro de energía,
ni los requisitos de reducción de costes de producción. Se ha
intentado preparar un neumático de prueba para camiones y autobuses
seleccionando un núcleo del talón considerado como el elemento más
idóneo para reducir el peso del neumático, reducir el número de
cables de acero que constituyen el núcleo de talón y también reducir
el peso de la goma de mejora de la rigidez de la parte del talón
denominada endurecedor de goma gradualmente que se extiende hacia
fuera de la superficie periférica del núcleo del talón en una
dirección radial del neumático, que está montado en un vehículo y
sometido a una prueba de funcionamiento real.
En esta prueba, el neumático de prueba inflado a
una presión interna dada, se hace grande, en la denominada
deformación de caída bajo carga y, por lo tanto, se produce un
fenómeno "forzamiento" grande en el núcleo del talón a medida
que la distancia recorrida se hace larga. La totalidad de la forma
de la parte del talón se deforma en gran medida con respecto a la
de un neumático nuevo sometido al fenómeno anterior y,
consecuentemente, se ha confirmado que se incrementa la tensión que
actúa sobre un extremo radialmente hacia fuera de una capa de
cordones de acero que refuerza la parte del talón necesaria para
mantener la durabilidad de la parte del talón y se produce el fallo
de separación.
En el documento
JP-B-I-26884 se
revela un neumático radial de alto rendimiento en el que solamente
está dispuesta una capa de refuerzo de cordones metálicos fuera de
la parte vuelta del pliegue de la carcasa radial y un ángulo
formado por los cordones en una parte extrema superior de la capa de
refuerzo con la dirección circunferencial del neumático no es mayor
que 20º y un ángulo formado por los cordones en una región que va
desde un punto inicial de contacto con una pestaña de una llanta
hacia una base de talón se hace mayor en no menos de 10º que el
ángulo anterior en la parte extrema superior como una estructura de
la parte de talón capaz de mantener y mejorar la durabilidad aún
cuando se reduzca el peso decreciendo la goma endurecedora como en
el caso anterior.
Sin embargo, incluso en dicho neumático, se ha
confirmado la resistencia a la separación es insuficiente en la
parte extrema superior r de los cordones metálicos (de acero). Como
resultado de las comprobaciones sobre la causa de dicha
insuficiencia, se ha descubierto que la parte extrema superior de la
capa de refuerzo de cordones metálicos no puede adaptarse
suficientemente la deformación en la parte de penetración y en la
parte de expulsión de la región de contacto con el suelo de la
llanta del neumático en la dirección radial del neumático durante
la marcha bajo carga y, por consiguiente, se crea una gran tensión
en la parte extrema superior que da lugar al fallo de
separación.
En el documento
JP-A-59-216709 se
propone otro medio para mejorar la durabilidad de la parte del
talón, sin aumentar por ello el peso del neumático. En este caso,
como se ilustra la Fig. 4 de los dibujos adjuntos, una capa de
cordones metálicos que actúa como capa de refuerzo de una parte 1
del talón se divide, su interior y exterior de un núcleo 3 del
talón, en capa 15a de cordones metálicos exterior (capa de
protección del extremo de la parte 4t vuelta) y capa 15b de
cordones metálicos interior (capa de refuerzo de apoyo),
respectivamente, pudiéndose apreciar el "forzamiento" del
núcleo del talón además de la caída de la parte del talón. Además,
el módulo de 1% de alargamiento de la capa 15a es menor que el de la
capa 15b, y un ángulo de inclinación de los cordones de cada capa
con respecto al plano radial del neumático en una circunferencia que
pasa por el extremo superior de la capa, está dentro de un rango de
45 - y 70º como máximo (20 - 45º con respecto a la circunferencia
del neumático), con lo que se consigue la mejora de la durabilidad
de la parte del talón.
Dado que la capa de refuerzo de la parte del
talón se ha dividida en la capa 15a de protección del extremo 4t
vuelto y la capa 15b de refuerzo de apoyo (extremos P, Q de las
divisiones de las capas 15a y 15b), la limitación por los extremos
15ae y 15be de las capas en posiciones de contacto con la llanta es
considerablemente moderada en comparación con un caso de uso de una
sola capa, y las capas 15a y 15b se adaptan fácilmente la
deformación por deslizamiento notable en la dirección
circunferencial del neumático a ambos lados de penetración y de
expulsión de la llanta durante el rodaje del neumático bajo carga y,
por consiguiente, se modera en gran medida la concentración de la
tensión que actúa en la parte extrema exterior de cada capa en
dirección radial del neumático.
Recientemente, con una tendencia de formación de
neumáticos radiales de alto rendimiento con un perfil de sección
inferior, concretamente neumáticos de camión o autobús, la presión
del aire interior se hace mayor y las condiciones de entrada a la
parte del talón se hacen más duras. En la división antes mencionada
de la capa de refuerzo de la parte del talón en capas 15a, 15b de
cordones metálicos en el interior y exterior del núcleo 3 del
talón, la fuerza de sujeción a las capas 15a, 15b de cordones
metálicos entre el núcleo del talón y el borde y la pestaña y la
chapa de la llanta no se espera que sea como se mencionó
anteriormente, de manera que ambas capas 15a, 15b de cordones
metálicos se desplazan fácilmente en la parte 1 del talón en una
región de contacto con el suelo durante el rodaje del neumático
bajo carga, lo que al mismo tiempo produce los siguientes
problemas.
En la figura 4, el numeral 2 de referencia
indica una parte de pared lateral y el numeral 7 de referencia
indica una goma endurecedora.
Cuando el neumático se infla a una presión
interior mayor, se aplica una gran tensión al pliegue 4 de la
carcasa, como se ilustra en la figura 4 con la flecha T. Es decir,
la tensión T es una fuerza que arrastra el pliegue 4 de la carcasa
del núcleo 3 del talón en la dirección indicada con la flecha. En
particular, cuando la parte 1 del talón se cae hacia el exterior
del neumático sometido a carga, el pliegue 4 de carcasa actúa parra
rotar en gran medida el núcleo 4 del talón alrededor del centro de
gravedad gráfico Cg en una sección del núcleo del talón en una
dirección indicada con la flecha r junto con una fuerza T y la
facilidad e movimiento de las capas 15a, 15b de cordones metálicos.
Esta acción es una técnica para que la rotación de cada uno de los
núcleos 3 del talón del neumático y para que la temperatura de la
porte 1 del talón ascienda durante la el rodaje del vehículo, de
manera que la deformación por "forzamiento" domo deformación
plástica se produzca en el núcleo 3 del talón y el grado de
deformación prosiga a medida que la distancia de rodaje del
neumático se alargue.
Dicha gran deformación por "forzamiento"
del núcleo 3 del talón cambia en gran medida la forma de la sección
de la parte 1 del talón desde un nuevo estado del neumático. Como
consecuencia, la deformación de la parte del talón trae consigo una
desventaja de que la capa 15a de cordones metálicos de refuerzo de
la parte del talón situada fuera de la parte 4t vuelta del pliegue
de la carcasa se desvía mucho de una disposición que minimizaba
previamente la tensión que actúa en la parte extrema exterior de la
capa en la dirección radial del neumático y, por lo tanto, se
concentra una gran tensión cerca del extremo 15ae exterior de la
capa 15a de cordones metálicos y puede producirse el fallo de
separación en esta parte extrema.
Asimismo, incluso en un neumático con un peso
más reducido por disminución del número de vueltas del alambres de
acero que constituye el núcleo del talón, se ha confirmado que si se
intenta ubicar la posición de la división entre las capas 15a y 15b
de cordones metálicos como una capa de refuerzo de la parte del
talón en una posición alejada hacia fuera de la periferia del
núcleo 3 del talón en la dirección radial del neumático, se hace
grande el grado de deformación por "forzamiento" en el núcleo
del talón, lo que trae consigo el mismo gran cambio de la forma de
la parte del talón que en el caso anterior y, por lo tanto, se
produce el fallo de separación en la parte extrema exterior de la
capa de cordones metálicos y no se puede lograr la vida en servicio
prevista del neumático.
Se presta atención ahora a una revelación del
documento JP-59-109406A, que
concuerda con el preámbulo de la reivindicación 1.
Por consiguiente, un objetivo de la invención es
proveer un neumático radial de alto rendimiento que tiene un peso
ligero y una durabilidad de la parte del talón igual o mayor que la
del neumático radial de alto rendimiento convencional, incluso
cuando se reduce el número de vueltas del alambre de acero del
núcleo del talón y el volumen de goma de la parte de talón,
especialmente se reduce además la goma endurecedora
independientemente de se trate de un neumático con o sin
cámara.
De acuerdo con la invención, de provee un
neumático radial de alto rendimiento que comprende una carcasa de
uno o más pliegues de cordones engomados que se extienden entre un
par de núcleos del talón cada uno incluido en una parte del talón y
que contienen cordones dispuestos a lo largo de un plano que incluye
un eje de rotación central del neumático, estando arrollado al
menos uno de dichos pliegues alrededor del núcleo del talón desde
el interior del neumático hacia el exterior del mismo para forma
runa parte vuelta, y una capa de refuerzo de la parte del talón
compuesta de una sola capa de cordones de acero engomados que cubre
una superficie del pliegue de la carcasa sobre una región que va
desde un aposición exterior de la parte vuelta en una dirección
radial del neumático a lo largo de una superficie exterior de la
parte vuelta a través del núcleo del talón hasta un interior del
neumático, en el cual un ángulo de inclinación de los cordones de
acero de la capa de refuerzo de la parte del talón con respecto a
una línea circunferencial del neumático está dentro de un rango de
22 - 35º en las partes extremas exteriores fuera y dentro del
neumático en la dirección radial, y un ángulo de inclinación de los
cordones de acero fuera y dentro del neumático en la proximidad de
una línea recta que pasa a través de un centro de gravedad gráfico
del núcleo del talón en una sección del mismo y paralela al eje de
rotación del neumático está dentro de un rango de 5 - 50º añadido al
rango del ángulo de inclinación de la parte extrema exterior
anterior.
Los neumáticos de acuerdo con la invención
comprenden cada uno un par de partes de pared lateral que se
conectan a un par de partes de talón, una parte de banda de
rodadura que se extiende entre ambas partes de pared lateral, un
cinturón de refuerzo de la parte de banda de rodadura sobre una
periferia exterior de la carcasa y compuesto de dos o más capas de
cordones entrecruzados, preferiblemente dos o más capas de cordones
de acero entrecruzados de acuerdo con el cliente. C cuando la
carcasa es un pliegue, es preferible usar un cordón de acero
engomado. Asimismo, los cordones del pliegue de la carcasa están
dispuestos perpendiculares o sustancialmente perpendiculares a un
plano ecuatorial del neumático en la parte de la banda de rodadura.
La expresión "ángulo de inclinación con respecto a una línea
circunferencial del neumático" usada en la presente significa un
ángulo definido entre tangentes de la línea circunferencial y la
línea axial de un cordón de acero en una supuesta intersección de
la línea circunferencial en una posición dada (línea supuesta) y la
línea axial del cordón.
En una realización preferible de la invención,
el ángulo de inclinación del exterior del cordón de acero y el
interior del neumático en la proximidad de una línea recta que pasa
a través de un centro de gravedad gráfico del núcleo de talón en
una sección del mismo y paralela al eje de rotación del neumático
está dentro del rango de 5 - 30º añadido al rango del ángulo de
inclinación de la parte extrema exterior con respecto a la línea
circunferencial del neumático.
En el neumático de acuerdo con la invención, es
posible añadir un cordón de fibra orgánica tal como una capa de
cordón de nylon o similar a la capa de refuerzo de la parte del
talón para resistir una carga difícil o una exigencia de
incrementar el número de recauchutados entre las condiciones de uso
del neumático. A este fin, es preferible disponer una o más capas
de cordones de fibra orgánica alrededor de una superficie exterior
de la capa de refuerzo de la parte del talón. En este caso, es
deseable que una dirección de disposición de los cordones de acero
de la capa de refuerzo de la parte del talón sea la misma que una
dirección de la disposición de los cordones orgánicos de la capa de
cordones de fibra orgánica.
Considerando la productividad del neumático, es
preferible que una relación del 100% del módulo ratio de una goma
de recubrimiento de los cordones de acero de la capa de refuerzo de
la parte del talón al 100% del módulo de una goma de recubrimiento
de los cordones del pliegue de la carcasa esté dentro de un rango de
0,6 - 1,0. Por otra parte, considerando la mejora en el rendimiento
del neumático además de la productividad del neumático, es deseable
que la relación del 100% del módulo de una goma de recubrimiento de
los cordones de acero de la capa de refuerzo de la parte del talón
al 100% del módulo de una goma de recubrimiento del pliegue de la
carcasa esté dentro de un rango de 0,6 - 0,9. En otra realización
preferible de la invención, un grupo de una disposición de dos o
más cordones de acero acolados se utiliza como una disposición de
cordones de acero de la capa de refuerzo de la parte del talón.
La invención se va a describir más
detalladamente con referencia a los dibujos adjuntos:
La figura 1 es una vista de una sección
esquemática de una parte principal de una primera realización de un
neumático de acuerdo con la invención; La figura 2 es una vista de
una sección esquemática de una parte principal de una segunda
realización de un neumático de acuerdo con la invención; La figura 3
es una vista abierta de la parte principal del neumático a partir
de una flecha III de la figura 1; y
La figura 4 es una vista de una sección
esquemática de una parte principal de un neumático convencional.
Las figuras 1 y 2 son las mitades de la
izquierda de secciones radiales esquemáticas de dos realizaciones
de una parte principal de un neumático radial de alto rendimiento
sin cámara de acuerdo con la invención, respectivamente, y la
figura 3es una vista esquemática que ilustra las disposiciones de
los cordones de la capa de refuerzo de la parte del talón y de los
cables de acero del núcleo del talón abiertos desde una flecha III
mostrada en la figura 1.
En las figuras 1 y 2, un par de partes del talón
1 están conectadas a un par de partes 2 de pared lateral y también
se muestra una parte de la banda de rodadura (no se muestra) que se
extiende entre los extremos exteriores de las partes 2 de pared
lateral en una dirección radial del neumático. Una carcasa 4 es al
menos un pliegue de cordones engomados (un pliegue en la
realización ilustrada) que se extiende toroidalmente entre un par
de núcleos 3 del talón enclavados en las partes 1 del talón y que
contienen, por ejemplo, cordón de acero dispuesto a lo largo de un
plano que incluye un centro axial de rotación del neumático, que
está arrollado alrededor del núcleo del talón desde el interior del
neumático hacia el exterior del mismo para formar un aparte 4t
vuelta.
La parte 1 del talón está dotada con una capa 5
de refuerzo de la parte del talón compuesta de una sola capa de
cordones de acero engomados (en adelante denominada protector de
cable). El protector 5 de cable se extiende desde una posición
exterior hacia arriba más allá de un extremo 4te superior de la
parte 4t vuelta en la dirección radial a lo largo de una superficie
exterior de la parte 4t vuelta alrededor del núcleo 3 del talón
hasta una región interior del neumático de una posición situada más
allá de al menos un diámetro exterior máximo del núcleo 3 del talón
para proteger una superficie exterior del pliegue 4 de la carcasa.
En la realización de la figura 2, una o más capas 6 de cordones de
fibra orgánica (una capa en la realización ilustrada), por ejemplo
una capa de cordones de nylon (en adelante denominada protector de
nylon) está dispuesta además a lo largo de una superficie exterior
del protector 5 de cable. Además, cada uno de los neumáticos
mostrados en las figuras 1 y 2 está dotado con una goma 7 de
refuerzo y un forro 8 interior hecho de una goma impermeable al
aire.
Por comodidad, el protector 5 de cable está
dividido en una parte 5_{0} exterior y una parte 5_{I}
interior. Como se muestra en la figura 3, cuando los cordones de
acero de la parte 5_{O} exterior y los cordones de acero de la
parte 5_{I} interior están representados por símbolos 5c_{O} y
5c_{I}, respectivamente, un ángulo \alpha_{OE} de inclinación
del cordón 5c_{\medcirc} en la proximidad de un extremo 5_{OE}
de la parte 5_{\medcirc} exterior con respecto a una línea Dt
circunferencial del neumático y un ángulo \alpha_{IE} de
inclinación de un cordón 5_{CI} en la proximidad de un extremo
5_{IE} de la parte 5_{I} interior con respecto a una línea Dt
circunferencial del neumático están dentro de un rango de 22 - 35º,
respectivamente. Brevemente, esto significa que la parte extrema de
cada uno de los cordones 5C_{O} y 5C_{I} está en un estado fijo
con respecto a la línea Dt circunferencial del neumático.
A este respecto, asumiendo que una línea L recta
que pasa a través de un centro de gravedad gráfico Cg en sección
del núcleo 3 del talón y es paralela a un eje de rotación del
neumático, como se muestra en las figuras 1 y 2, es necesario que
un ángulo \beta_{O} de inclinación del cordón 5C_{O} en la
parte 5_{O} exterior próxima a la línea L recta con respecto a la
línea Dt circunferencial del neumático satisfaga una relación de
\beta_{O} = (\alpha_{oE} + 5º) - (\alpha_{oE} + 50º) al
ángulo \alpha_{oE} de inclinación con el fin de lograr el
objetivo de la invención. Preferiblemente, es \beta_{O} =
(\alpha_{oE} + 5º) - (\alpha_{oE} + 30º).
Análogamente, es necesario que un ángulo
\beta_{I} de inclinación del cordón 5C_{I} en la parte 5_{I}
interior próxima a la línea L recta con respecto a la línea Dt
circunferencial del neumático satisfaga una relación de
\beta_{I} = (\alpha_{IE} + 5º) - (\alpha_{IE} + 50º) al
ángulo \alpha_{IE} de inclinación con el fin de lograr el
objetivo de la invención. Preferiblemente, es \beta_{I} =
(\alpha_{IE} + 5º) - (\alpha_{IE} + 30º).
Esto significa que los cordones 5C_{O} y
5C_{I} situados próximos a la línea L recta están en un estado más
erguido con respecto ala línea Dt circunferencial del
neumático.
Con el fin de obtener la distribución del ángulo
de inclinación anterior en el protector 5 de cable, es preferible
usar como protector 5 de cable un material no curado sometido
previamente a un esfuerzo para lograr una diferencia angular entre
una parte central y cada parte lateral en la dirección de la anchura
5.
En las realizaciones ilustradas, el núcleo 3 del
talón tiene forma exagonal en sección formada bobinando
helicoidalmente un cable 3 w de acero (véase la figura 3, sección
circular) protegido con una goma de recubrimiento de un calibre muy
fino en una etapa no curada en un número de vueltas dado (denominado
núcleo de talón exagonal). Asimismo, se puede usar como núcleo 3
del talón un denominado núcleo de talón rectangular formado
bobinando repetidamente y laminando un cable 3 w de acero que tiene
una forma rectangular en sección o un núcleo de talón formado
bobinando repetidamente y laminando un cable 3 w de acero que tiene
forma exagonal en sección.
Cuando se infla el neumático a una presión del
aire dada, por ejemplo, a una presión máxima del aire
correspondiente a una máxima capacidad de carga, la tensión
mostrada por una flecha T en la figura 1 ase aplica a la carcasa 4.
Esta tensión se crea en cualquiera de los neumáticos aunque hay
diferencia en el grado de la tensión dependiendo del tipo de
neumático. Concretamente, en este caso de neumáticos de camión o
autobús utilizados a una alta presión interna de 7,25 - 9,0
kgf/cm^{2} (en estado frío), inevitablemente se crea una gran
tensión T aplicada a la carcasa 4 que es una fuerza que actúa de
extracción de la carcasa 4 en la dirección de la flecha T. Por
consiguiente, la carcasa 4 inflada a una presión del aire dada crea
una fuerza que hace rotar el núcleo 3 del talón (momento giratorio
alrededor del centro de gravedad Cg) basado en la fuerza de
extracción anterior, por lo que el núcleo 3 del talón está hecho
para rotar alrededor del centro de gravedad Cg gráfico. Cuando se
aplica al neumático una carga dada, la tensión de la carcasa 4 en la
parte 1 del talón se hace mayor y, por lo tanto, la fuerza de
rotación en el núcleo 3 del talón se incrementa más.
Además, para que la fuerza de rotación actúe
sobre el núcleo del talón, no se puede mantener la forma de la
sección en una nueva etapa del núcleo del talón como cuerpo que
reúne los cables de acero debido al aumento de la temperatura por
la generación de una gran cantidad de calor en la parte del talón
durante el rodaje del neumático bajo carga y, por lo que se produce
una gran deformación en el núcleo del talón. Dado que esta
deformación es irreversible, el núcleo del talón muestra un estado
de gran "forzamiento" y la parte del talón en su conjunto se
deforma junto con el núcleo, lo que produce una gran tensión en una
parte extrema exterior del protector de cable durante el rodaje del
neumático bajo carga y, finalmente, da lugar a un fallo de
separación. Dicho de otra manera, la gran deformación plástica del
talón da lugar frecuentemente al fallo de separación.
Para controlar la deformación plástica del
núcleo del talón debida a la fuerza de rotación que actúa sobre el
núcleo del talón, se incrementa el número de cables de acero que
constituyen el núcleo del talón o se usa un cable de acero más
grueso para hacer mayor la forma de la sección del núcleo del talón
del neumático convencional, con lo que se da la resistencia a la
torsión alrededor del centro de gravedad gráfico (Cg en las figuras
1 y 2) necesaria para el control de la deformación del núcleo del
talón. Sin embargo, en este caso es obligado incrementar el peso y
el coste del neumático.
Por el contrario, de acuerdo con la invención,
los ángulos \alpha_{OE}, \alpha_{IE} de inclinación en las
partes de los extremos de los cordones 5C_{O}, 5C_{I} de la
parte 5_{O} exterior y de la parte 5_{I} interior como
protectores de cable con respecto a la línea Dt circunferencial y
los ángulos \beta_{O}, \beta_{1} de inclinación de estos
cordones de acero en la proximidad de la línea L recta con respecto
a la línea Dt circunferencial satisfacen la igualdad \beta_{O}
= (\alpha_{OE} + 5º) - (\alpha_{OE} + 50º), preferiblemente
\beta_{O} = (\alpha_{OE} + 5º) - (\alpha_{OE} + 30º) y
\beta_{1} = (\alpha_{IE} + 5º) - (\alpha_{IE} + 50º),
preferiblemente \beta_{1} = (\alpha_{IE} + 5º) -
(\alpha_{IE} + 30º), lo que puede contribuir primero a mejorar
la rigidez del núcleo 3 del talón alrededor del centro de gravedad
gráfico Cg. Además, se pueden incrementar las posiciones de cruce de
los cordones de la carcasa 4 con los cordones 5C_{O}, 5c_{I} de
acero del protector 5 de cable alrededor del núcleo 3 del talón
para disminuir la fuerza de extracción que actúa sobre la carcasa 4
en la dirección de la flecha T por el inflado a una presión del
aire dada. Como consecuencia, se puede controlar la rotación del
núcleo 3 del talón alrededor del centro de gravedad gráfico Cg
mediante la acción sinérgica de los dos aspectos anteriores.
Como se mencionó anteriormente, de acuerdo con
la invención, se puede reducir en gran medida la cantidad de
deformación plástica del núcleo 3 del talón durante el rodaje del
neumático bajo carga, de manera que la deformación de la forma de
la parte del talón es muy ligera aún cuando se reduzca la cantidad
de cable del núcleo 3 del núcleo. Por lo tanto, se puede reducir la
tensión en la proximidad del extremo 5_{0E} del protector 5 de
cable durante el rodaje del neumático bajo carga incluso con la
reducción del peso del neumático para mejorarla resistencia al
fallo de separación.
Cuando el ángulo \alpha_{OE},
\alpha_{IE} de inclinación es menor que 22º, la cantidad de
deformación a lo largo de la circunferencia del neumático se hace
grande en la parte de toma de contacto y en la parte de cese del
contacto de la región de contacto con el suelo durante el rodaje del
neumático bajo carga y se aplica una gran tensión en la proximidad
del extremo 5_{OE} del protector 5 de cable, lo que produce el
fallo de separación, mientras que cuando dicho ángulo es mayor que
35º, una zona de la región de contacto con el suelo que va desde la
parte 1 del talón hasta la parte 2 de la pared lateral cae mucho
hacia fuera y, por lo tanto, se aplica una gran tensión en la
proximidad del extremo 5_{OE} del protector 5 de cable, lo que
produce el fallo de separación de manera similar al caso
anterior.
Cuando la diferencia entre los ángulos de
inclinación (\beta_{O} - \alpha_{oE}), (\beta_{I} -
\alpha_{IE}) es menor que 5º, el efecto de reducción de la
cantidad de deformación plástica del núcleo 3 del talón es ligero,
lo que interfiere con el logro del objetivo de la invención,
mientras que cuando la diferencia es mayor que 50º, se aplica
repetidamente una gran tensión al cordón 5c_{O}, 5C_{I} de acero
en la proximidad del protector 5 de cable durante el rodaje del
neumático bajo carga y surge el riesgo de producirse la rotura del
propio cordón.
Cuando se usa el neumático bajo una condición
benigna en la que la cantidad de deformación plástica del núcleo 3
del talón es relativamente pequeña, por ejemplo, cuando se usan uno
o más protectores de nylon, si se sustituye el protector 6 de nylon
por el protector 5 de cable, el límite superior de la diferencia
entre los ángulos de inclinación (\beta_{O} - \alpha_{oE}),
(\beta_{I} - \alpha_{IE}) puede ser 30º.
El neumático de la figura 2 aumentado además con
el protector 6 de nylon es adaptable a un caso de mejora adicional
de la durabilidad de la parte del talón en una condición de
utilización de mayor carga o en una condición que requiere
recauchutado muchas veces. En este caso, es preferible que converjan
la dirección de inclinación del cordón del protector 6 de nylon con
la dirección de inclinación del cordón del protector 5 de cable,
que es efectivo para reducir la tensión en la proximidad del extremo
5_{OE} del protector 5 de cable producida durante el rodaje del
neumático bajo carga.
Dado que el protector 5 de cable que incluye la
proximidad de su extremo 5_{OE}, presenta una deformación por
tensión aproximadamente constante durante el rodaje del neumático
bajo carga, es efectivo que una relación del 100% del módulo
M_{100W} (kgf/cm^{2}) de una goma de recubrimiento de los
cordones del protector 5 de cable al 100% del módulo M_{100C}
(kgf/cm^{2}) de una goma de recubrimiento de los cordones del
pliegue 4 de la carcasa, (M_{100W}/M_{100C}), esté entro de un
rango de 0,6 - 1,0 si se pretende mejorar la productividad del
neumático, y la relación está preferiblemente dentro de un rango de
0,6 - 0,9 si se pretende mejorar más el rendimiento del neumático.
Cuando la relación está dentro del rango anterior, no solo se reduce
la tensión aplicada en la proximidad del extremo 5_{OE} del
protector 5 de cable, sino que también se reduce la tensión por
deslizamiento producida entre el protector 5 de cable y la parte 4t
vuelta, con lo que se pueden controlar las incidencias de
agrietamiento desde el extremo 5_{OE} y también se pueden prevenir
las incidencias de separación entre el protector 5 de cable y la
parte 4t vuelta para contribuir en gran medida a la mejora de la
durabilidad de la parte del talón.
Como realización modificada del protector 5 de
cable, es útil usar los denominados grupos formados por disposición
de dos o más cordones de acero acolados a lo largo de la superficie
del protector, aún cuando se produzca agrietamiento en el extremo
5_{OE} del cordón de acero, la grieta se desarrolla a lo largo del
eje del cordón por ahora y, por lo tanto, se puede retrasar
considerablemente el momento de conectarse las grietas entre sí en
la dirección circunferencial prolongándose mucho la distancia de
rodaje del neumático hasta una incidencia de fallo de
separación.
Aunque lo anterior se describe con respecto al
neumático sin cámara de camión y autobús que usa la llanta de 15º
de centro hundido, por supuesto que es igualmente aplicable al
neumático con cámara que usa llanta de base llana y ancho
amplio.
Los siguientes ejemplos se presentan como
ilustración de la invención y no como limitaciones a la misma.
Ejemplos 1 -
8
Ejemplos comparativos 1 -
3
Como ejemplos 1 - 8, se presentan ocho
neumáticos de camión y autobús que tienen un tamaño de 11/70R22.5 y
una estructura de la parte del talón como la que se muestra en la
figura 1; cada uno de los cuales comprende una carcasa 4 de un solo
cordón de acero engomado y provisto con un solo protector 5 de
cable. Con el fin de lograr un peso ligero y un bajo coste, el
número de vueltas del hilo 3 w de acero del núcleo 3 del talón es
de 65 vueltas, 7 vueltas menos que las 72 convencionales, y la
cantidad de goma utilizada en el refuerzo 7 disminuye la vez que
disminuye el número de vueltas para reducir el peso del neumático en
0,40 Kg aproximadamente en comparación con el del neumático
convencional.
Para verificar el efecto de estos ejemplos, hay
tres neumáticos como Ejemplos Comparativos 1 - 3. El Ejemplo
Comparativo 1 es un neumático provisto con un solo protector de
alambre convencional, y el Ejemplo Comparativo 2 es un neumático en
el cual los cordones de acero existentes en el protector de cable a
lo largo de una parte vuelta del pliegue de la carcasa tienen una
diferencia en el ángulo de inclinación similar a la del Ejemplo
(neumático con una estructura revelada en el documento
JP-B-1-26884), y el
Ejemplo Comparativo 3 es un neumático en el cual los ángulos de
inclinación de los cordones del protector de cable y de los cordones
de la parte vuelta del pliegue de la carcasa decrecen gradualmente
hacia fuera del núcleo del talón en la dirección radial con
respecto a la dirección circunferencial del neumático y las
direcciones de inclinación de estos cordones son opuestas entre sí
y se cruzan entre sí (neumático con una estructura revelada en el
documento
JP-B-5-2521). El
resto de le estructura de estos tres neumáticos es la misma que en
los Ejemplos.
Con respecto a los neumáticos de los Ejemplos
1-8 y de los Ejemplos Comparativos
1-3, los ángulos \alpha_{OE}, \alpha_{IE}
de inclinación en los extremos 5_{OE}, 5_{IE} y los ángulos
\betaO, \betaI de inclinación en la proximidad de la línea L
recta en el protector 5 de cable, y la relación
M_{100W}/M_{100C} del 100% del módulo de una goma de
recubrimiento, M_{100W} (kgf/cm^{2}), del protector 5 de cable
al 100% del módulo de goma, M_{100C} (kgf/cm^{2}), de la
carcasa 4 se muestran en la Tabla 1. El peso del neumático de cada
uno de los Ejemplos 1-8 y de los Ejemplos
Comparativos 1-3 es 52 kg. Además, los Ejemplos
6-8 son iguales que los del Ejemplo 1 excepto en la
relación M_{100W}/M_{100C}.
Cada uno de los neumáticos de los Ejemplos
1-8 y de los Ejemplos Comparativos
1-3 está ensamblado sobre una llanta de 7,50 x 22,5
que tiene una anchura menor que una llanta estándar como llanta
autorizada, se infla a la máxima presión de aire de 8,5
kgf/cm^{2} correspondiente a la máxima capacidad de carga
(individual) de 2725 kg y seguidamente se empuja sobre un cilindro
de 1,7 m de diámetro que gira a una velocidad de 60 km/h bajo una
carga de 5000 kg para realizar un aprueba de evaluación de la
durabilidad de la parte del talón. La evaluación se lleva a cabo
midiendo una distancia de rodaje hasta que se presenta una
incidencia de fallo de separación en la parte del talón y
representada por un índice sobre la base de que la del Ejemplo
comparativo 2 es 100. Cuanto mayor es el valor del índice, mejor es
la durabilidad de la parte del talón. Los resultados de la prueba
también se muestran en la Tabla 1.
Como se ve en la Tabla 1, en el Ejemplo
Comparativo 2, la durabilidad de la parte del talón no alcanza un
nivel que satisfaga una demanda comercial, mientras que la
durabilidad de la parte del talón del Ejemplo Comparativo 1 no
alcanza el nivel del Ejemplo Comparativo 2 porque el volumen de la
parte del talón es escaso. En el Ejemplo Comparativo 3, se aplica
una gran tensión en la proximidad del extremo del protector de cable
a causa del fallo de separación y también la durabilidad de la
parte del talón es considerablemente escasa en comparación con la
del Ejemplo Comparativo 1. En todo caso, los neumáticos de los
Ejemplos Comparativos 1 - 3 carecen de factibilidad. Por el
contrario, el neumático del Ejemplo 3 tiene una durabilidad de la
parte del talón que satisface la demanda comercial, mientras que
los neumáticos de los demás ejemplos desarrollan una durabilidad de
la parte del talón satisfactoria.
Como se mencionó antes, de acuerdo con la
invención, se puede proveer un neumático radial de alto rendimiento
de peso ligero y capaz de desarrollar una durabilidad de la parte
del talón igual a o más que la del neumático convencional de peso
ligero aún cuando el peso de la parte del talón basado en el volumen
(peso) del núcleo del talón se reduce independientemente de la
magnitud de la relación entre la anchura y la altura.
Claims (7)
1. Neumático radial de alto rendimiento que
comprende una carcasa (4) de uno o más pliegues de cordones
engomados que se extienden entre un par de núcleos (3) del talón
incrustados en una parte (1) del talón y que contiene cordones
dispuestos a lo largo de un plano que incluye un centro de rotación
axial del neumático, estando arrollado al menos uno los cuales
alrededor del núcleo del talón desde el interior del neumático hacia
la parte exterior del mismo para formar una parte (4t) vuelta, y
una capa (5) de refuerzo de la parte del talón, compuesta de una
sola capa de cordones de acero engomados que cubre una superficie
del pliegue de la carcasa sobre una región que va desde una
posición (4te) externa de la parte (4t) vuelta en una dirección
radial del neumático a lo largo de una superficie exterior de la
parte vuelta a través del núcleo (3) del talón hasta un interior
del neumático,
caracterizado porque el ángulo de
inclinación (\alpha_{oE}, \alpha_{IE}) de los cordones de
acero en la capa (5) de refuerzo de la parte del talón con respecto
a la línea (Dt) circunferencial del neumático está dentro de un
rango de 22 - 35º, en la parte terminal (5_{OE},5_{IE}) más
externa fuera y dentro del neumático en la dirección radial, y
pasando el ángulo de inclinación (\beta_{O}, \beta_{I}) de
los cordones de acero fuera y dentro del neumático en la proximidad
de la línea (L) a través del centro de gravedad gráfico (Cg) del
núcleo (3) del talón en una sección del mismo y paralela al eje de
rotación del neumático, que está dentro de un rango de 5 - 50ºC,
añadido al rango de inclinación de las partes extremas con respecto
a la línea circunferencial del neumático.
2. Un neumático radial como el reivindicado en
la reivindicación 1, caracterizado porque el ángulo de
inclinación de los cordones de acero fuera y dentro del neumático
en la proximidad de la línea (L) recta que pasa a través del centro
de gravedad gráfico (Cg) del núcleo (3) del talón en una sección del
mismo y paralela al eje de rotación del neumático está dentro de un
rango de 5 - 30º añadido al rango del ángulo de inclinación de las
partes extremas exterior anterior.
3. Un neumático radial como el reivindicado en
la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque al menos una
capa (6) de cordones de fibra orgánica está dispuesta alrededor de
una superficie exterior de la capa (5) de refuerzo de la parte del
talón.
4. Un neumático radial como el reivindicado en
la reivindicación 3, caracterizado porque una dirección de
los cordones de acero que están dispuestos en la capa (5) de
refuerzo de la parte del talón es la misma que una dirección de los
cordones que están dispuestos en la capa (6) de cordones de fibra
orgánica.
5. Un neumático radial como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado
porque una relación del 100% del módulo de una goma de
recubrimiento para los cordones de acero de la capa (5) de refuerzo
de la parte del talón al 100% del módulo de una goma de
recubrimiento para los cordones del pliegue (6) de la carcasa está
dentro de un rango de 0,6 - 1,0.
6. Un neumático radial como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado
porque una relación del 100% del módulo de una goma de
recubrimiento para los cordones de acero de la capa (5) de refuerzo
de la parte del talón al 100% del módulo de una goma de
recubrimiento para los cordones del pliegue (4) de la carcasa está
dentro de un rango de 0,6 - 0,9.
7. Un neumático radial como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado
porque un grupo de dos o más disposiciones de cordones de acero
lado a lado se utiliza como una disposición de cordones de acero de
la capa (5) de refuerzo de la parte del talón.
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