ES2333722T3 - Neumatico para vehiculos pesados. - Google Patents

Abstract

Neumático (1) de armadura de carcasa radial (2) que comprende una armadura de corona (4) formada al menos por dos capas de corona de trabajo (41, 43) de elementos de refuerzo inextensibles, cruzados de una capa a la otra formando con la dirección circunferencial ángulos comprendidos entre 10º y 45º, recubierta a su vez radialmente por una banda de rodadura (5), estando la citada banda de rodadura (5) unida a dos talones por intermedio de dos costados, comprendiendo la armadura de corona al menos una capa (42) de elementos de refuerzo circunferenciales de anchura axial (L 42) inferior a aquélla (L 41, L 43) de al menos una de las capas de corona de trabajo (41, 43), siendo la relación entre la anchura axial (L42) de al menos una capa (42) de elementos de refuerzo circunferenciales y la anchura axial L de la banda de rodadura superior (5) superior a 0,6 y preferentemente superior a 0,65, caracterizado porque la relación entre la anchura axial L de la banda de rodadura (5) y la anchura axial máxima S del neumático (1) es estrictamente superior a 0,89.

Description

Neumático para vehículos pesados.

La presente invención se refiere a un neumático de armadura de carcasa radial y de modo más particular a un neumático destinado a equipar vehículos que transportan cargas pesadas y ruedan a velocidad sostenida, tales como, por ejemplo, los camiones, tractores, remolques o autobuses de carretera.

La armadura de refuerzo o refuerzo de los neumáticos y especialmente de los neumáticos de vehículos de tipo de gran tonelaje está constituida actualmente - y generalmente - por apilamiento de una o varias telas designadas clásicamente "telas de carcasa", "telas de corona" etc. Este modo de designar las armaduras de refuerzo proviene del procedimiento de fabricación, que consiste en realizar una serie de productos semiacabados en forma de telas, provistas de refuerzos de hilos generalmente longitudinales, que a continuación son ensambladas o apiladas con el fin de confeccionar una pieza de partida de neumático. Las telas se realizan extendidas en un plano, con dimensiones importantes, y a continuación se cortan en función de las dimensiones de un producto dado. El ensamblaje de las telas se realiza igualmente, en un primer tiempo, extendidas sensiblemente en un plano. A continuación, la pieza de partida así realizada es puesta en forma para adoptar el perfil toroidal típico de los neumáticos. Sobre la pieza de partida se aplican a continuación los productos semiacabados, denominados"de acabado", para obtener un producto listo para la vulcanización.

Un procedimiento"clásico"de este tipo implica, en particular en la fase de fabricación de la pieza de partida del neumático, la utilización de un elemento de anclaje (generalmente una varilla), utilizado para realizar el anclaje o el mantenimiento de la armadura de carcasa en la zona de los talones del neumático. Así, en este tipo de procedimiento, se efectúa un doblez de una porción de todas las telas que componen la armadura de carcasa (o solamente de una parte) alrededor de una varilla dispuesta dentro del talón del neumático. Se crea de este modo un anclaje de la armadura de carcasa dentro del talón.

La generalización en la industria de este tipo de procedimiento clásico, a pesar de numerosas variantes en el modo de realizar las telas y los ensamblajes, ha conducido al especialista en la materia a utilizar un vocabulario copiado del procedimiento; de donde la terminología generalmente admitida, que comprende especialmente los términos "telas", "carcasa", "varilla", "conformación" para designar el paso de un perfil plano a un perfil toroidal, etc.

Actualmente existen neumáticos que, hablando de modo propiamente dicho, no comprenden "telas" o "varillas" de acuerdo con las definiciones precedentes. Por ejemplo, el documento EP 0 582 196 describe neumáticos fabricados sin la ayuda de productos semiacabados en forma de telas. Por ejemplo, los elementos de refuerzo de las diferentes estructuras de refuerzo son aplicados directamente sobre las capas adyacentes de mezclas de material de caucho, siendo aplicado todo por capas sucesivas sobre un núcleo toroidal cuya forma permite obtener directamente un perfil que se parece al perfil final del neumático en curso de fabricación. Así, en este caso, no se encuentran "semiacabados", ni "telas", ni "varillas". Los productos de base, tales como las mezclas de material de caucho y los elementos de refuerzo en forma de hilos o filamentos, son aplicados directamente sobre el núcleo. Siendo este núcleo de forma toroidal, ya no hay que formar la pieza de partida para pasar de un perfil plano a un perfil en forma de toro.

Por otra parte, los neumáticos descritos en este documento no disponen del "tradicional" doblez de tela de carcasa alrededor de una varilla. Este tipo de anclaje es reemplazado por una disposición en la cual se disponen hilos circunferenciales de modo adyacente a la citada estructura de refuerzo de costado, quedando todo alojado en una mezcla de material de caucho de anclaje o de unión.

Existen igualmente procedimientos de ensamblaje sobre núcleo toroidal que utilizan productos semiacabados especialmente adaptados para una colocación rápida, eficaz y simple sobre un núcleo central. Finalmente, es posible igualmente utilizar un procedimiento mixto que comprenda a la vez ciertos productos semiacabados para realizar ciertos aspectos arquitecturales (tales como telas, varillas, etc), mientras que otros son realizados a partir de la aplicación directa de mezclas y/o de elemento de refuerzo.

En el presente documento, con el fin de tener en cuenta las evoluciones tecnológicas recientes, tanto en el ámbito de la fabricación, como en la concepción de productos, los términos clásicos tales como "telas" , "varillas", etc, son reemplazados, ventajosamente, por términos neutros o independientes del tipo de procedimiento utilizado. Así, el término "refuerzo de tipo carcasa" o "refuerzo de costado" es válido para designar los elementos de refuerzo de una tela de carcasa en el procedimiento clásico, y los elementos de refuerzo correspondientes, aplicados en general a nivel de los costados, de un neumático producido de acuerdo con el procedimiento sin semiacabados. El término "zona de anclaje", por su parte, puede designar, tanto el "tradicional" doblez de tela de carcasa alrededor de una varilla de un procedimiento clásico, como el conjunto formado por los elementos de refuerzo circunferenciales, la mezcla de material de caucho y las porciones adyacentes de refuerzo de costado de una zona de base realizada con un procedimiento con aplicación sobre un núcleo toroidal.

De manera general, en los neumáticos del tipo de los utilizados para vehículos de gran tonelaje, la armadura de carcasa está anclada a una y otra parte en la zona del talón y tiene superpuesta radialmente una armadura de corona constituida al menos por dos capas, superpuestas y formadas por hilos o cables paralelos en cada capa. Ésta puede comprender, igualmente, una capa de hilos o cables metálicos de baja extensibilidad que forman con la dirección circunferencial un ángulo comprendido entre 45º y 90º, estando situada esta capa, denominada de triangulación, entre la armadura de carcasa y la primera tela de corona denominada de trabajo, formada de hilos o cables paralelos que presentan ángulos como mucho iguales a 45º en valor absoluto. La tela de triangulación forma con al menos la citada tela de trabajo una armadura triangulada, que, bajo los diferentes esfuerzos a los que ésta está sometida, presenta pocas deformaciones, teniendo la tela de triangulación la función esencial de absorber los esfuerzos de compresión transversal de los que es objeto el conjunto de los elementos de refuerzo en la zona de corona del neumático.

La armadura de corona comprende al menos una capa de trabajo; cuando la citada armadura de corona comprende al menos dos capas de trabajo, éstas están formadas por elementos de refuerzo metálicos inextensibles, paralelos entre sí en cada capa y cruzados de una capa a la siguiente formando con la dirección circunferencial ángulos comprendidos entre 10º y 45º. Las citadas capas de trabajo, que forman la armadura de trabajo, pueden estar recubiertas todavía por al menos una capa denominada de protección y formada de elementos de refuerzo ventajosamente metálicos y extensibles, denominados elásticos.

En el caso de los neumáticos para vehículos de gran tonelaje, está presente habitualmente una sola capa de protección, y sus elementos de protección, en la mayoría de los casos, están orientados en la misma dirección y con el mismo ángulo en valor absoluto que los elementos de refuerzo de la capa de trabajo radialmente más al exterior y, por tanto, radialmente adyacente. En el caso de neumáticos de Ingeniería Civil destinados a los rodajes sobre suelos más o menos accidentados, la presencia de dos capas de protección es ventajosa, estando los elementos de refuerzo cruzados de una capa a la siguiente y estando los elementos de refuerzo de la capa de protección radialmente interiores cruzados con los elementos de refuerzo inextensibles de la capa de trabajo radialmente exterior y adyacente a la citada capa de protección radialmente interior.

Los cables se denominan inextensibles cuando los citados cables presentan, bajo una fuerza de tracción igual al 10% de la fuerza de rotura, un alargamiento relativo como mucho igual al 0,2%.

Los cables son denominados elásticos cuando los citados cables presentan, bajo una fuerza de tracción igual a la carga de rotura, un alargamiento relativo al menos igual al 4%.

La dirección circunferencial del neumático, o dirección longitudinal, es la dirección correspondiente a la periferia del neumático y definida por la dirección de rodadura del neumático.

La dirección transversal o axial del neumático es paralela al eje de rotación del neumático.

La dirección radial es una dirección que corta al eje de rotación del neumático y perpendicular a éste.

El eje de rotación del neumático es el eje alrededor del cual éste gira en utilización normal.

Un plano radial o meridiano es un plano que contiene el eje de rotación del neumático.

El plano medio circunferencial, o plano ecuatorial, es un plano perpendicular al eje de rotación del neumático y que divide al neumático en dos mitades.

Ciertos neumáticos actuales, denominados "de carretera", especialmente en los que la relación de aspecto H/S es superior a 0,50, están destinados a rodar a gran velocidad y sobre trayectorias cada vez más largas, debido a la mejora de la red de carreteras y al crecimiento de la red de autopistas en el mundo. El conjunto de las condiciones, bajo las cuales un neumático de este tipo está destinado a rodar, permite sin ninguna duda un incremento del número de kilómetros recorridos, siendo menor el desgaste del neumático; por el contrario, la resistencia a la fatiga de este último y en particular de la armadura de corona, se penaliza.

Existen, en efecto, esfuerzos a nivel de la armadura de corona y de modo más particular esfuerzos de cizalladura entre las capas de corona, combinados con una elevación no despreciable de la temperatura de funcionamiento a nivel de las extremidades de la capa de corona axialmente más corta, que tienen como consecuencia la aparición y la propagación de fisuras de la goma a nivel de las citadas extremidades. El mismo problema existe en el caso de bordes de dos capas de elementos de refuerzo, no siendo obligatoriamente la citada otra capa radialmente adyacente a la primera.

Con el fin de mejorar la resistencia a la fatiga de la armadura de corona del tipo de neumático estudiado, se han aportado ya soluciones relativas a la estructura y calidad de las capas y/o de los perfiles de mezclas de material de caucho que están dispuestos entre y/o alrededor de las extremidades de telas y de modo más particular de las extremidades de la tela axialmente más corta.

La patente FR 1 389 428, para mejorar la resistencia a la degradación de las mezclas de caucho situadas en la proximidad de los bordes de armadura de corona, preconiza la utilización, en combinación con una banda de rodadura de baja histéresis, de un perfil de caucho que cubra al menos los costados y los bordes marginales de la armadura de corona y constituido de una mezcla de material de caucho de baja histéresis.

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La patente FR 2 222 232, para evitar las separaciones entre telas de armadura de corona, enseña a recubrir las extremidades de la armadura con una manta de caucho, cuya dureza Shore A es diferente de aquélla de la banda de rodadura que está superpuesta a la citada armadura, y mayor que la dureza Shore A del perfil de mezcla de material de caucho dispuesto entre los bordes de telas de armadura de corona y armadura de carcasa.

La solicitud francesa FR 2 728 510 propone disponer, por una parte, entre la armadura de carcasa y la tela de trabajo de armadura de corona, radialmente más próxima al eje de rotación, una tela axialmente continua, formada de cables metálicos inextensibles que forman con la dirección circunferencial un ángulo al menos igual a 60º, y cuya anchura axial es al menos igual a la anchura axial de la tela de corona de trabajo más corta y, por otra, entre las dos telas de corona de trabajo, una tela adicional formada de elementos metálicos, orientados sensiblemente paralelamente a la dirección circunferencial.

La patente US 6.367.527 describe un neumático que tiene las características técnicas mencionadas en el preámbulo de la reivindicación 1.

La solicitud de patente JP 10250316 describe un neumático que presenta un perfil de la banda de rodadura y ranuras que acreditan un desgaste más regular del neumático y una mejora de la resistencia a la rodadura del citado neumático. La relación entre la anchura axial de la banda de rodadura y la anchura axial máxima del neumático puede variar del 10% al 95%.

La solicitud francesa FR 2 770 457 describe un neumático que comprende al menos dos telas de corona de trabajo de cables inextensibles, cruzados de una tela a la otra y que comprende una tela adicional formada de elementos metálicos ondulados, orientados sensiblemente paralelamente a la dirección circunferencial.

Los rodajes prolongados en condiciones particularmente severas de los neumáticos así construidos hacen aparecer límites en términos de resistencia a la fatiga de estos neumáticos.

Para poner remedio a tales inconvenientes y mejorar la resistencia a la fatiga de la armadura de corona de estos neumáticos, la solicitud francesa WO 99/24269 propone, a una y otra parte del plano ecuatorial y en la prolongación axial inmediata de la tela adicional de elementos de refuerzo sensiblemente paralelos a la dirección circunferencial, acoplar, a lo largo de una cierta distancia axial, las dos telas de corona de trabajo formadas de elementos de refuerzo cruzados de una tela a la siguiente para a continuación desacoplarlas por perfiles de mezcla de material de caucho al menos en el resto de la anchura común a las citadas dos telas de trabajo.

Un objeto de la invención es facilitar neumáticos para vehículos de gran tonelaje cuyas características de resistencia a la fatiga y de desgaste resulten mejoradas todavía con respecto a los neumáticos habituales.

Este objeto se consigue de acuerdo con la invención por medio de un neumático, para vehículos de gran tonelaje de armadura de carcasa radial, que comprende una armadura de corona formada al menos por dos capas de corona de trabajo de elementos de refuerzo inextensibles, cruzados de una capa a la otra formando con la dirección circunferencial ángulos comprendidos entre 10º y 45º, recubierta a su vez por una banda de rodadura, estando la citada banda de rodadura unida a dos talones por intermedio de dos costados, comprendiendo la armadura de corona al menos una capa de elementos de refuerzo circunferenciales de anchura axial inferior al menos a una de las capas de corona de trabajo, siendo la relación entre la anchura axial de al menos una capa de elementos de refuerzo circunferenciales y la anchura axial de la banda de rodadura superior a 0,6, preferentemente superior a 0,65 y siendo la relación entre la anchura axial de la banda de rodadura y la anchura axial máxima del neumático estrictamente superior a 0,89.

La invención se refiere de modo más particular a un neumático del tipo de los utilizados para vehículos de gran tonelaje, en los que la relación entre la altura sobre llanta H y su anchura axial máxima S, o relación de forma, es estrictamente superior a 0,50.

La relación de aspecto H/S es la relación entre la altura H del neumático sobre llanta y la anchura axial máxima S del neumático, cuando este último está montado sobre su llanta de servicio e hinchado a su presión nominal. La altura H se define como la diferencia entre el radio máximo de la banda de rodadura y el radio mínimo del talón.

Las anchuras axiales de las capas de elementos de refuerzo se miden en un corte transversal de un neumático, estando entonces el neumático en un estado no hinchado.

La anchura axial de la banda de rodadura se mide entre dos extremidades de hombro cuando el neumático está montado sobre su llanta de servicio e hinchado a su presión nominal.

Una extremidad de hombro se define, en la zona del hombro del neumático, por la proyección ortogonal sobre la superficie exterior del neumático de la intersección, por una parte, de la tangente a la superficie de una extremidad axialmente exterior de la banda de rodadura (cresta de las esculturas) y, por otra, de la extremidad radialmente exterior de un costado.

Elementos de refuerzo circunferenciales son elementos de refuerzo que forman con la dirección circunferencial ángulos comprendidos en el intervalo + 2,5º, - 2,5º alrededor de 0º.

La capa de elementos de refuerzo circunferenciales de acuerdo con la invención es, ventajosamente, una capa continua en toda su anchura axial.

El neumático de acuerdo con la invención, comparado con un neumático habitual de las mismas medidas, presenta una anchura axial mayor de la banda de rodadura, asociada a una capa de elementos de refuerzo circunferenciales, cuya anchura satisface la relación enunciada anteriormente, que confieren, especialmente, un mejor rendimiento en términos de relación entre duración de vida de servicio útil y desgaste y mejoran las características en términos de resistencia a la fatiga.

La presencia en el neumático de acuerdo con la invención de una capa de elementos de refuerzo circunferenciales cuya anchura satisface la relación anterior permite especialmente una disminución de los esfuerzos de cizalladura entre las capas de trabajo y debido a esto mejora, por tanto, las características de resistencia a la fatiga del neumático.

Un modo de realización de este tipo permite, además, una mejor rigidez de los hombros del neumático y, por tanto, es favorable para una disminución de los riesgos de desgaste irregular de la banda de rodadura que aumentan cuando la relación de forma de los neumáticos disminuye.

Por otra parte, los rodajes efectuados con neumáticos de este tipo que satisfacen los criterios de la invención, han demostrado que los elementos de refuerzo circunferenciales no presentan rotura, incluso en las extremidades de la capa de elementos de refuerzo circunferenciales.

La invención prevé, ventajosamente, que al menos una capa que constituye la arquitectura de corona esté presente radialmente debajo del "nervio" o escultura de orientación principal longitudinal, axialmente más al exterior. Esta realización permite, como se enunció anteriormente, reforzar la rigidez de la citada escultura. Ventajosamente, todavía, la capa de elementos de refuerzo circunferenciales está presente radialmente debajo del "nervio", o escultura de orientación principal longitudinal, axialmente más al exterior.

De acuerdo con una realización preferida de la invención, la diferencia entre la anchura axial de la capa de corona de trabajo axialmente más ancha y la anchura axial de la capa de corona de trabajo axialmente menos ancha está comprendida entre 10 mm y 30 mm.

Preferentemente todavía, la capa de corona de trabajo axialmente más ancha está radialmente al interior de las otras capas de corona de trabajo.

De acuerdo con un modo de realización ventajoso de la invención, los elementos de refuerzo de al menos una capa de elementos de refuerzo circunferenciales son elementos de refuerzo metálicos que presentan un módulo secante para un alargamiento del 0,7% comprendido entre 10 GPa y 120 GPa y un módulo tangente máximo inferior a 150 GPa.

De acuerdo con una realización preferida, el módulo secante de los elementos de refuerzo para un alargamiento del 0,7% es inferior a 100 GPa y superior a 20 GPa, preferentemente comprendido entre 30 GPa y 90 Gpa y preferentemente todavía inferior a 80 GPa.

Preferentemente, igualmente, el módulo tangente máximo de los elementos de refuerzo es inferior a 130 GPa y preferentemente todavía inferior a 120 GPa.

Los módulos expresados anteriormente son medidos en una curva de esfuerzo de tracción en función del alargamiento determinada con un pre-esfuerzo de 20 MPa, relacionada con la sección de metal del elemento de refuerzo, correspondiendo el esfuerzo de tracción a una tensión medida relacionada con la sección de metal del elemento de refuerzo.

Los módulos de los mismos elementos de refuerzo pueden ser medidos en una curva esfuerzo de tracción en función del alargamiento determinada con un pre-esfuerzo de 10 MPa, relacionada con la sección global del elemento de refuerzo, correspondiendo el esfuerzo de tracción a una tensión medida relacionada con la sección global del elemento de refuerzo. La sección global del elemento de refuerzo es la sección de un elemento de material compuesto constituido de metal y de caucho, teniendo este último, en particular, penetrado el elemento de refuerzo durante la fase de cocción del neumático.

De acuerdo con esta formulación relativa a la sección global del elemento de refuerzo, los elementos de refuerzo de al menos una capa de elementos de refuerzo circunferenciales son elementos de refuerzo metálicos que presentan un módulo secante para un alargamiento del 0,7% comprendido entre 5 GPa y 60 GPa y un módulo tangente máximo inferior a 75 GPa.

De acuerdo con una realización preferida, el módulo secante de los elementos de refuerzo para un alargamiento del 0,7% es inferior a 50 GPa y superior a 10 GPa, comprendido preferentemente entre 15 GPa y 45 GPa y preferentemente todavía inferior a 40 GPa.

Preferentemente, igualmente, el módulo tangente máximo de los elementos de refuerzo es inferior a 65 GPa y preferentemente todavía inferior a 60 GPa.

De acuerdo con un modo de realización preferido, los elementos de refuerzo de al menos una capa de elementos de refuerzo circunferenciales son elementos de refuerzo metálicos que presentan una curva de esfuerzo de tracción en función del alargamiento relativo que tiene pendientes pequeñas para los alargamientos pequeños y una pendiente sensiblemente constante y elevada para los alargamientos superiores. Tales elementos de refuerzo de la tela adicional son denominados habitualmente elementos"bi-módulo".

De acuerdo con una relación preferida de la invención, la pendiente sensiblemente constante y elevada aparece a partir de un alargamiento relativo comprendido entre el 0,1% y el 0,5%.

Las diferentes características de los elementos de refuerzo anteriormente citadas son medidas en elementos de refuerzo tomados en neumáticos.

Elementos de refuerzo adaptados de modo más particular a la realización de al menos una capa de elementos de refuerzo circunferenciales de acuerdo con la invención son, por ejemplo, ensamblajes de fórmula 21.23, cuya construcción es 3x(0,26+6x0,23) 4.4/6.6 SS; este cable de hilos retorcidos está constituido por 21 hilos elementales de fórmula 3 x (1+6), con 3 hilos retorcidos conjuntamente, constituidos, cada uno, por 7 hilos, formando un hilo un alma central de diámetro igual a 26/100 mm y 6 hilos enrollados de diámetro igual a 23/100 mm. Un cable de este tipo presenta un módulo secante para un alargamiento del 0,7% igual a 45 GPa y un módulo tangente máximo igual a 98 GPa, medidos en una curva de esfuerzo de tracción en función del alargamiento determinada con un pre-esfuerzo de 20 MPa, relacionada con la sección de metal del elemento de refuerzo, correspondiendo el esfuerzo de tracción a una tensión medida relacionada con la sección de metal del elemento de refuerzo. En una curva de esfuerzo de tracción en función del alargamiento determinada con un pre-esfuerzo de 10 MPa, relacionada con la sección global del elemento de refuerzo, correspondiendo el esfuerzo de tracción a una tensión medida relacionada con la sección global del elemento de refuerzo, este cable de fórmula 21.23 presenta un módulo secante para un alargamiento del 0,7% igual a 23 GPa y un módulo tangente máximo igual a 49 GPa.

Del mismo modo, otro ejemplo de elementos de refuerzo es un ensamblaje de fórmula 21.28, cuya construcción es 3x(0,32+6x0,28) 6.2/9.3 SS. Este cable presenta un módulo secante para un alargamiento del 0,7% igual a 56 GPa y un módulo tangente máximo igual a 102 GPa, medidos en una curva de esfuerzo de tracción en función del alargamiento determinada con un pre-esfuerzo de 20 MPa, relacionada con la sección de metal del elemento de refuerzo, correspondiendo el esfuerzo de tracción a una tensión medida relacionada con la sección de metal del elemento de refuerzo. En una curva de esfuerzo de tracción en función del alargamiento determinada con un pre-esfuerzo de 10 MPa, relacionada con la sección global del elemento de refuerzo, correspondiendo el esfuerzo de tracción a una tensión medida relacionada con la sección global del elemento de refuerzo, este cable de fórmula 21.28 presenta un módulo secante para una deformación del 0,7% igual a 27 GPa y un módulo tangente máximo igual a 49 GPa.

La utilización de tales elementos de refuerzo en al menos una capa de elementos de refuerzo circunferenciales, permite, especialmente, conservar rigideces de la capa satisfactorias, incluso después de las etapas de conformación y de cocción en los procedimientos de fabricación habituales.

De acuerdo con un segundo modo de realización de la invención, los elementos de refuerzo circunferenciales pueden estar formados por elementos metálicos inextensibles y cortados de manera que formen tramos de longitud muy inferior a la circunferencia de la capa menos larga, pero preferentemente superior a 0,1 veces la citada circunferencia, estando los cortes entre tramos desplazados axialmente uno respecto de otro. Preferentemente todavía, el módulo de elasticidad a la tracción por unidad de anchura de la capa adicional es inferior al módulo de elasticidad a la tracción, medido en las mismas condiciones, de la capa de corona de trabajo más extensible. Un modo de realización de este tipo permite, de manera simple, conferir a la capa de elementos de refuerzo circunferenciales un módulo que puede ser ajustado fácilmente (por la elección de los intervalos entre tramos de una misma fila), pero en todos los casos más pequeño que el módulo de la capa constituida de los mismos elementos metálicos pero continuos, siendo medido el módulo de la capa adicional en una capa vulcanizada de elementos cortados, tomados en el neumático.

De acuerdo con un tercer modo de realización de la invención, los elementos de refuerzo circunferenciales son elementos metálicos ondulados, siendo la relación \alpha/\lambda entre la amplitud de ondulación y la longitud de onda al menos igual a 0,09. Preferentemente, el módulo de elasticidad a la tracción por unidad de anchura de la capa adicional es inferior al módulo de elasticidad a la tracción, medido en las mismas condiciones, de la capa de corona de trabajo más extensible.

Los elementos metálicos son preferentemente cables de acero.

De acuerdo con una variante de realización de la invención, al menos la capa de elementos de refuerzo circunferenciales está dispuesta radialmente entre dos capas de corona de trabajo.

De acuerdo con esta última variante de realización, la capa de elementos de refuerzo circunferenciales permite limitar de manera más importante las puestas en compresión de los elementos de refuerzo de la armadura de carcasa que una capa semejante colocada radialmente al exterior de las capas de trabajo. Ésta, preferiblemente, está separada de la armadura de carcasa por al menos una capa de trabajo con el fin de limitar las solicitaciones de los citados elementos de refuerzo y no fatigarlos demasiado.

Ventajosamente todavía, en el caso de una capa de elementos de refuerzo circunferenciales dispuesta radialmente entre dos capas de corona de trabajo, las anchuras axiales de las capas de corona de trabajo radialmente adyacentes a la capa de elementos de refuerzo circunferenciales son superiores a la anchura axial de la citada capa de elementos de refuerzo circunferenciales y, preferentemente, las citadas capas de corona de trabajo adyacentes a la capa de elementos de refuerzo circunferenciales están a una y otra parte del plano ecuatorial y en la prolongación axial inmediata de la capa de elementos de refuerzo circunferenciales, acopladas en una anchura axial, para a continuación estar desacopladas por perfiles de mezcla de caucho al menos en el resto de la anchura común a las citadas dos capas de trabajo.

La presencia de tales acoplamientos entre las capas de corona de trabajo adyacentes a la capa de elementos de refuerzo circunferenciales permite todavía la disminución de los esfuerzos de tensión que actúan sobre los elementos circunferenciales axialmente más al exterior y situados más cerca del acoplamiento.

El espesor de los perfiles de desacoplamiento entre telas de trabajo, medido a nivel de las extremidades de la capa de trabajo menos ancha, será al menos igual a dos milímetros y preferentemente superior a 2,5 mm.

Por telas acopladas hay que entender telas cuyos respectivos elementos de refuerzo están separados radialmente como mucho 1,5 mm, siendo medido el citado espesor de caucho radialmente entre las generatrices respectivamente superior e inferior de los citados elementos de refuerzo.

La invención prevé todavía, ventajosamente, para disminuir los esfuerzos de tensión que actúan sobre los elementos circunferenciales axialmente más al exterior, que el ángulo formado con la dirección circunferencial por los elementos de refuerzo de las capas de corona de trabajo sea inferior a 30º y preferentemente inferior a 25º.

De acuerdo con una variante ventajosa de la invención, las capas de corona de trabajo comprenden elementos de refuerzo, cruzados de una tela a otra, que forman con la dirección circunferencial ángulos variables según la dirección axial, siendo los citados ángulos superiores en los bordes axialmente exteriores de las capas de elementos de refuerzo con respecto a los ángulos de los citados elementos medidos a nivel del plano medio circunferencial. Una realización de este tipo de la invención permite aumentar la rigidez circunferencial en ciertas zonas y por el contrario disminuirla en otras, especialmente para disminuir las puestas en compresión de la armadura de carcasa.

Una realización preferida de la invención prevé todavía que la armadura de corona esté completada radialmente al exterior por al menos una capa suplementaria, denominada de protección, de elementos de refuerzo denominados elásticos, orientados con respecto a la dirección circunferencial con un ángulo comprendido entre 10º y 45º y del mismo sentido que el ángulo formado por los elementos inextensibles de la capa de trabajo que le es radialmente adyacente.

La capa de protección puede tener una anchura axial inferior a la anchura axial de la capa de trabajo menos ancha. La citada capa de protección puede tener también una anchura axial superior a la anchura axial de la capa de trabajo menos ancha, tal que ésta recubra los bordes de la capa de trabajo menos ancha y, en el caso de la capa radialmente superior menos ancha, tal que ésta esté acoplada, en la prolongación axial de la armadura adicional, con la capa de corona de trabajo más ancha en una anchura axial, para a continuación, axialmente al exterior, estar desacoplada de la citada capa de trabajo más ancha por perfiles de espesor al menos igual a 2 mm. La capa de protección formada de elementos de refuerzo elásticos puede estar, en el caso anteriormente citado, por una parte, eventualmente desacoplada de los bordes de la citada capa de trabajo menos ancha por perfiles de espesor sensiblemente menor que el espesor de los perfiles que separan los bordes de las dos capas de trabajo y, por otra, tener una anchura axial inferior o superior a la anchura axial de la capa de corona más ancha.

De acuerdo con uno cualquiera de los modos de realización de la invención anteriormente citados, la armadura de corona puede estar completada todavía, radialmente al interior, entre la armadura de carcasa y la capa de trabajo radialmente interior más próxima a la citada armadura de carcasa, por una capa de triangulación de elementos de refuerzo inextensibles metálicos de acero que forman, con la dirección circunferencial, un ángulo superior a 60º y del mismo sentido que el ángulo formado por los elementos de refuerzo de la capa radialmente más próxima a la armadura de carcasa.

Otros detalles y características ventajosos de la invención se deducirán a continuación de la descripción de ejemplos de realización de la invención, refiriéndose a las figuras 1 a 5, que representan:

la figura 1, una vista meridiana de un esquema de un neumático de acuerdo con un modo de realización de la invención,

la figura 2, una vista meridiana de un esquema de un neumático de acuerdo con un segundo modo de realización de la invención,

la figura 3, una vista meridiana de un esquema de un neumático de acuerdo con un tercer modo de realización de la invención,

la figura 4, una vista meridiana de un esquema de un neumático de acuerdo con un cuarto modo de realización de la invención,

la figura 5, una vista meridiana de un esquema de un neumático que ilustra la determinación de una extremidad de hombro.

Las figuras no están representadas a escala para simplificar su comprensión. Las figuras representan solamente una semivista de un neumático que se prolonga de manera simétrica con respecto al eje XX' que representa el plano medio circunferencial, o plano ecuatorial, de un neumático.

En la figura 1, el neumático 1, de medidas 315/70 R 22.5 X, tiene una relación de forma H/S igual a 0,70, siendo H la altura del neumático 1 sobre su llanta de montaje y S su anchura axial máxima. El citado neumático 1 comprende una armadura de carcasa radial 2 anclada en talones, no representados en la figura. La armadura de carcasa está formada por una sola capa de cables metálicos. Esta armadura de carcasa 2 está zunchada por una armadura de corona 4, formada radialmente del interior al exterior, por:

- una primera capa de trabajo 41 formada de cables metálicos inextensibles 11.35 no zunchados, continuos en toda la anchura de la tela, orientados un ángulo igual a 22º,

- una capa de elementos de refuerzo circunferenciales 42 formada de cables metálicos de acero 21x23, de tipo "bi-módulo",

- una segunda capa de trabajo 43 formada de cables metálicos inextensibles 11.35 no zunchados, continuos en toda la anchura de la tela, orientados un ángulo igual a 26º y cruzados con los cables metálicos de la capa 41,

- una capa de protección 44 formada de cables metálicos elásticos 18x23.

La armadura de corona está a su vez recubierta por una banda de rodadura 5.

La anchura axial L_{41} de la primera capa de trabajo 41 es igual a 270 mm, lo que, para un neumático de forma habitual, es sensiblemente inferior a la anchura L de la banda de rodadura, que, en el caso estudiado, es igual a
292 mm.

La anchura axial L_{43} de la segunda capa de trabajo 43 es igual a 250 mm. La diferencia entre las anchuras L_{41} y L_{43} es igual a 20 mm y en consecuencia comprendida entre 10 mm y 30 mm de acuerdo con la invención.

En cuanto a la anchura axial global L_{42} de la capa de elementos de refuerzo circunferenciales 42, ésta es igual a 210 mm. La relación entre la anchura L_{42} y la anchura de la banda de rodadura es igual a 0,72 y, por tanto, muy superior a 0,6.

La última capa de corona 44, denominada de protección, tiene una anchura L_{44} igual a 210 mm.

De acuerdo con la invención, sobre el conjunto de la anchura de la capa de elementos de refuerzo 42, el conjunto de las capas de la armadura de corona presenta un radio de curvatura casi infinito. Los elementos de refuerzo orientados circunferencialmente de acuerdo con esta configuración son menos sensibles a los riesgos de rotura especialmente en las extremidades axialmente exteriores.

En la figura 2, el neumático 1 difiere de aquél representado en la figura 1 en que las dos capas de trabajo 41 y 43 están, en cada lado del plano ecuatorial y axialmente en la prolongación de la capa de elementos de refuerzo circunferenciales 42, acopladas en una anchura axial l: los cables de la primera capa de trabajo 41 y los cables de la segunda capa de trabajo 43, en la anchura axial de acoplamiento 1 de las dos capas, están separados radialmente entre sí por una capa de goma, cuyo espesor es mínimo y corresponde al doble del espesor de la capa de material de caucho de calandrado de los cables metálicos 27.23 zunchados de los que está formada cada capa de trabajo 41, 43, o sea 0,8 mm. En la anchura restante común a las dos capas de trabajo, las dos capas de trabajo 41, 43 están separadas por un perfil de caucho, no representado en la figura, siendo el espesor del citado perfil creciente yendo de la extremidad axial de la zona de acoplamiento a la extremidad de la capa de trabajo menos ancha. El citado perfil tiene, ventajosamente, una anchura suficiente para recubrir radialmente la extremidad de la capa de trabajo 41 más ancha, que, en este caso, es la capa de trabajo radialmente más próxima a la armadura de carcasa.

En la figura 3, el neumático 1 difiere de aquél representado en la figura 1 en que éste comprende una capa de elementos de refuerzo complementaria 45, denominada de triangulación, de anchura sensiblemente igual a la capa de trabajo 43. Los elementos de refuerzo de esta capa 45 forman un ángulo de aproximadamente 60º con la dirección circunferencial y están orientados en el mismo sentido que los elementos de refuerzo de la capa de trabajo 41. Esta capa 41 permite especialmente contribuir a la absorción de los esfuerzos de compresión transversal de los que es objeto el conjunto de los elementos de refuerzo en la zona de la corona del neumático.

En la figura 4, el neumático 1 difiere de aquél representado en la figura 1 en que la capa de elemento de refuerzo circunferencial es radialmente exterior a las capas de trabajo 41 y 43 y, por tanto, radialmente adyacente a la capa de trabajo 43 axialmente más estrecha.

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La figura 5 representa una vista meridiana de un esquema de un neumático 1 con una primera tangente 7 a la superficie de una extremidad axialmente exterior de la banda de rodadura 8; la superficie de la banda de rodadura está definida por la superficie radialmente exterior o cresta de las esculturas, no representadas en las figuras. Una segunda tangente 9 a la superficie de la extremidad radialmente exterior de un costado 10 corta a la primera tangente 7 en un punto 11. La proyección ortogonal sobre la superficie exterior del neumático define la extremidad de hombro 6.

La anchura axial L de la banda de rodadura es, así, medida entre las dos extremidades de hombro 6.

En la figura 5 está indicada también la medición del espesor del bloque de corona en una extremidad de hombro 6, definida por la longitud 12 de la proyección ortogonal 13 de la extremidad de hombro 6 sobre la capa de mezcla de material de caucho 14 radialmente más al interior del neumático.

La figura 5 muestra todavía la medición del espesor del bloque de corona en el plano medio circunferencial XX', definida como la distancia 15 según la dirección radial entre la tangente a la corona de la banda de rodadura 8 en el plano medio circunferencial y la tangente a la mezcla de material de caucho 14 radialmente más al interior del neumático en el plano medio circunferencial.

Se han realizado ensayos con el neumático de acuerdo con la invención conforme a la representación de la figura 1 y se han comparado con un neumático idéntico de referencia, pero realizado de acuerdo con una configuración habitual.

Este neumático habitual no comprende, en particular, capa intermedia de elementos de refuerzo circunferenciales entre las capas de corona de trabajo cuyos elementos de refuerzo están orientados un ángulo igual a 18º y cuya banda de rodadura presenta una anchura igual a 262 mm.

Los primeros ensayos de resistencia a la fatiga se han realizado equipando vehículos idénticos con cada uno de los neumáticos y haciendo seguir recorridos en línea recta a cada uno de los vehículos, siendo sometidos los neumáticos a cargas superiores a la carga nominal para acelerar este tipo de prueba.

Los vehículos están asociados a una carga por neumático de 4000 Kg al principio del rodaje y evoluciona para llegar a una carga de 4750 Kg al final del rodaje.

Los ensayos así realizados han demostrado que el vehículo equipado con neumáticos de acuerdo con la invención ha recorrido una distancia superior al 42% de la distancia recorrida por los vehículos de referencia. Se ve por tanto que los neumáticos de acuerdo con la invención tienen netamente mejores características que los neumáticos de referencia cuando son sometidos a esfuerzos de carga superiores.

Se han realizado otros ensayos de resistencia a la fatiga en una máquina de pruebas que impone una carga a los neumáticos y un ángulo de deriva. Los ensayos en los neumáticos de acuerdo con la invención se han realizado con una carga y un ángulo de deriva idénticos a los aplicados a los neumáticos de referencia.

Los resultados obtenidos muestran ganancias en distancias recorridas por los neumáticos de acuerdo con la invención superiores al 40% con respecto a la distancia recorrida por los neumáticos de referencia.

Claims (17)

1. Neumático (1) de armadura de carcasa radial (2) que comprende una armadura de corona (4) formada al menos por dos capas de corona de trabajo (41, 43) de elementos de refuerzo inextensibles, cruzados de una capa a la otra formando con la dirección circunferencial ángulos comprendidos entre 10º y 45º, recubierta a su vez radialmente por una banda de rodadura (5), estando la citada banda de rodadura (5) unida a dos talones por intermedio de dos costados, comprendiendo la armadura de corona al menos una capa (42) de elementos de refuerzo circunferenciales de anchura axial (L_{42}) inferior a aquélla (L_{41}, L_{43}) de al menos una de las capas de corona de trabajo (41, 43), siendo la relación entre la anchura axial (L_{42}) de al menos una capa (42) de elementos de refuerzo circunferenciales y la anchura axial L de la banda de rodadura superior (5) superior a 0,6 y preferentemente superior a 0,65, caracterizado porque la relación entre la anchura axial L de la banda de rodadura (5) y la anchura axial máxima S del neumático (1) es estrictamente superior a 0,89.

2. Neumático (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la relación de aspecto H/S es estrictamente superior a 0,50.

3. Neumático (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la diferencia entre la anchura axial (L_{41}) de la capa de corona de trabajo (41) axialmente más ancha y la anchura axial (L_{43}) de la capa de corona de trabajo (43) axialmente menos ancha está comprendida entre 10 mm y 30 mm.

4. Neumático (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa de corona de trabajo (41) axialmente más ancha está radialmente al interior de las otras capas de corona de trabajo (43).

5. Neumático (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque al menos una capa (42) de elementos de refuerzo circunferenciales está dispuesta radialmente entre dos capas de corona de trabajo (41, 43).

6. Neumático (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los elementos de refuerzo de al menos una capa (42) de elementos de refuerzo circunferenciales son elementos de refuerzo metálicos que presentan un módulo secante para un alargamiento de 0,7% comprendido entre 10 GPa y 120 GPa y un módulo tangente máximo inferior a 150 GPa.

7. Neumático (1) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el módulo secante de los elementos de refuerzo para un alargamiento del 0,7% es inferior a 100 GPa, preferentemente superior a 20 GPa y preferentemente todavía comprendido entre 30 GPa y 90 GPa.

8. Neumático (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado porque el módulo tangente máximo de los elementos de refuerzo es inferior a 130 GPa y preferentemente inferior a 120 GPa.

9. Neumático (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los elementos de refuerzo de al menos una capa (42) de elementos de refuerzo circunferenciales son elementos de refuerzo metálicos que presentan una curva de esfuerzo de tracción en función del alargamiento relativo que tiene pendientes pequeñas para alargamientos pequeños y una pendiente sensiblemente constante y elevada para alargamientos superiores.

10. Neumático (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los elementos de refuerzo de al menos una capa (42) de elementos de refuerzo circunferenciales son elementos de refuerzo metálicos cortados de manera que forman tramos de longitud inferior a la circunferencia de la tela menos larga, pero superior a 0,1 veces la citada circunferencia, estando los cortes entre tramos desplazados axialmente uno respecto de otro, siendo el módulo de elasticidad a la tracción por unidad de anchura de la capa adicional preferentemente inferior al módulo de elasticidad a la tracción, medido en las mismas condiciones, de la capa de corona de trabajo más extensible.

11. Neumático (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los elementos de refuerzo de al menos una capa (42) de elementos de refuerzo circunferenciales son elementos de refuerzo metálicos, siendo la relación \alpha/\lambda entre la amplitud de ondulación y la longitud de onda \lambda como mucho igual a 0,09, siendo el módulo de elasticidad a la tracción por unidad de anchura de la capa adicional preferentemente inferior al módulo de elasticidad a la tracción, medido en las mismas condiciones, de la capa de corona de trabajo más extensible.

12. Neumático (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 11, estando dispuesta al menos una capa (42) de elementos de refuerzo circunferenciales radialmente entre dos capas de corona de trabajo (41, 43) caracterizado porque las anchuras axiales (L_{41}, L_{43}) de las capas de corona de trabajo (41, 43) radialmente adyacentes a la capa (42) de elementos de refuerzo circunferenciales son superiores a la anchura axial (L_{42}) de la citada capa (42) de elementos de refuerzo circunferenciales.

13. Neumático (1) de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque las capas de corona de trabajo (41, 43) adyacentes a la capa de elementos de refuerzo circunferenciales (42) están, a una y otra parte del plano ecuatorial XX' y en la prolongación axial inmediata de la capa de elementos de refuerzo circunferenciales (42), acopladas en una anchura axial l, para a continuación estar desacopladas por perfiles de mezcla de caucho al menos en el resto de la anchura común a las citadas dos capas de trabajo (41, 43).

14. Neumático (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el ángulo formado con la dirección circunferencial por los elementos de refuerzo de las capas de corona de trabajo (41, 43) es inferior a 30º y preferentemente inferior a 25º.

15. Neumático (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las capas de corona de trabajo (41, 43) comprenden elementos de refuerzo, cruzados de una tela a la siguiente, formando con la dirección circunferencial ángulos variables según la dirección axial.

16. Neumático (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la armadura de corona (4) está completada radialmente al exterior por al menos una tela suplementaria (44), denominada de protección, de elementos de refuerzo denominados elásticos, orientados con respecto a la dirección circunferencial con un ángulo comprendido entre 10º y 45º y del mismo sentido que el ángulo formado por los elementos inextensibles de la tela de trabajo (43) que le es radialmente adyacente.

17. Neumático (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la armadura de corona (4) comprende, además, una capa de triangulación (45) formada de elementos de refuerzo metálicos que forman con la dirección circunferencial ángulos superiores a 60º.