ES2314297T3 - Neumatico con estructura de talon reforzada. - Google Patents

Abstract

Neumático (10; 30; 50; 60), que comprende: - un par de elementos de refuerzo anulares axialmente separados (14; 33); - una estructura de carcasa (11; 31) que comprende al menos una tela de carcasa (12, 13; 32; 51, 52) que se extiende entre dichos elementos de refuerzo anulares (14; 33) y que está fijada en porciones de extremo axialmente opuestas (32a) a un respectivo de dichos elementos de refuerzo anulares (14; 33), estando cada porción de extremo axial (32a) enrollada alrededor de dichos elementos de refuerzo anulares (14; 33); - un par de rellenos de talón (16; 34), estando cada uno de dichos rellenos de talón (16; 34) ubicado radialmente fuera del elemento de refuerzo anular respectivo (14; 33); - al menos un tejido (17; 40) que envuelve al menos parcialmente el elemento de refuerzo anular (14; 33) y el relleno del talón (16; 34), comprendiendo dicho tejido (17; 40) una pluralidad de elementos de refuerzo alargados substancialmente paralelos entre sí; - una banda de rodadura (18; 39) que se extiende circunferencialmente alrededor de estructura de carcasa (11; 31); - una estructura de cintura (20; 36) situada circunferencialmente entre dicha estructura de carcasa (11; 31) y dicha banda de rodadura (18; 39); y - al menos un par de flancos (19; 38) aplicados a dicha estructura de carcasa (11; 31) en posiciones axialmente opuestas, caracterizado por el hecho de que dichos elementos de refuerzo alargados del tejido son cables metálicos que comprenden una pluralidad de elementos filiformes, siendo al menos uno de los elementos filiformes un elemento metálico filiforme preformado (200) con un diámetro de entre 0,05 a 0,25 mm.

Description

Neumático con estructura de talón reforzada.

La presente invención se refiere a un neumático adecuado para ser utilizado en vehículos de cuatro ruedas y de dos ruedas.

En particular, la presente invención se refiere a neumáticos de alto rendimiento, como por ejemplo, neumáticos diseñados para automóviles de alta potencia, más generalmente, neumáticos destinados a aplicaciones que implican velocidades de funcionamiento altas (p. ej., superiores a 200 km/h) y/o condiciones de conducción extremas.

Más detalladamente, la presente invención hace referencia a neumáticos "HP" (alto rendimiento) o "UHP" (rendi-
miento ultra alto) así como a neumáticos adecuados para ser utilizados en concursos deportivos como circuitos y ralis.

Además, la presente invención se refiere a neumáticos para ser utilizados en Vehículos Deportivos Utilitarios (SUV, por sus siglas en ingles) que combinan las características de comodidad y habitabilidad típicas de una furgoneta de alto rendimiento (especialmente en términos de pares de torsión altos y altas velocidades) típicos de automóviles de alta potencia.

La presente invención también se refiere a neumáticos para vehículos de dos ruedas, especialmente en el caso de aplicaciones para carreras o motocicletas de alta potencia.

Mas en particular, la presente invención se refiere a una estructura de tejido mejorada para ser utilizada en el área del talón de neumáticos para vehículos de dos y cuatro ruedas.

Un neumático comprende generalmente: una estructura de carcasa que incluye al menos una tela de carcasa, los extremos de la cual están plegados o sujetados a dos elementos de refuerzo anulares, p. ej., los denominados "núcleos del talón"; una banda de rodadura; una estructura de cintura colocada entre la estructura de carcasa y la banda de rodadura y un par de flancos fijados a dicha estructura de la carcasa en direcciones axialmente opuestas.

La porción de neumático que comprende el núcleo de talón se conoce como "talón" y realiza la función de fijar el neumático a una llanta respectiva.

Generalmente, en una posición radialmente externa a dicho núcleo de talón, el talón incluye una banda de caucho, denominada convencionalmente "relleno del talón" o "vértice del talón", que tiene una sección substancialmente transversal y se extiende radialmente hacia el exterior desde el núcleo de talón respectivo.

Los neumáticos de alto rendimiento y de rendimiento ultra alto, así como los neumáticos para automóviles de carreras deportivas, están generalmente provistos de flancos rígidos para resistir el empuje lateral relevante que se produce, por ejemplo, durante maniobras de viraje a alta velocidad, p. ej., mientras se conduce al límite de adherencia.

Una solución técnica que se puede utilizar para mejorar la rigidez del flanco del neumático consiste en aumentar el área del talón incrementando la altura del talón, p. ej., la extensión del talón a lo largo del flanco del neumático.

Sin embargo, dicha solución no proporciona al flanco del neumático el grado de rigidez necesario para las aplicaciones mencionadas anteriormente, ya que la rigidez obtenida de dicho talón se debe principalmente a las propiedades mecánicas de la composición del caucho del relleno del talón.

Además, un aumento excesivo de la altura del talón afecta negativamente a la comodidad de la conducción, convirtiendo, por tanto, el neumático en particularmente inapropiado para las aplicaciones HP o UHP.

Además, en el caso de que un neumático esté provisto de un talón alto (por ejemplo, de un talón que se extiende de forma marcada a lo largo del flanco del neumático), las tensiones que se originan en el interior del neumático no se pueden modular satisfactoriamente a lo largo del perfil del mismo. En consecuencia, puede aparecer una concentración de tensión en zonas no deseadas de la zona del talón que provocan la formación de desprendimientos entre la tela de carcasa y el relleno del talón.

Una solución técnica utilizada tradicionalmente para mejorar la rigidez del flanco del neumático sin incurrir en las desventajas mencionadas anteriormente consiste en proporcionar al talón del neumático un capa de refuerzo conocida generalmente como "tejido".

El tejido es una capa de refuerzo que está enrollada alrededor del núcleo de talón respectivo para que lo envuelva al menos parcialmente, estando dicha capa de refuerzo dispuesta entre la tela de carcasa y el conjunto núcleo/relleno del talón. Usualmente, el tejido está en contacto con dicha tela de carcasa y el conjunto del talón.

El tejido consiste en una pluralidad de elementos de refuerzo alargados que están incorporados en una matriz elastomérica, estando dichos elementos de refuerzo hechos de materiales textiles (p. ej., aramida o ryon) o materiales metálicos (p. ej., cable de acero).

Además, durante el funcionamiento del neumático, el área del talón experimenta flexiones cíclicas que dan lugar a la acumulación de calor que puede provocar la separación de los componentes mutualmente adyacentes presentes en esta área, en concreto de los extremos de la capa de la carcasa de los elementos estructurales adyacentes del neumático.

Al proporcionar al talón del neumático un tejido, la acumulación de calor mencionada anteriormente se puede reducir de forma ventajosa y se puede conceder una estabilidad térmica al talón del neumático. Esto ocurre principalmente por el hecho de que cualquier movimiento relativo en el área del talón está limitado por la presencia del tejido, que también realiza la función de un elemento de contención del talón.

El documento US 2003/0034108 describe un neumático que comprende un refuerzo de corona al que pasa por encima una banda de rodadura, estando dicha banda de rodadura unida mediante dos flancos a dos talones, entre los que se extiende al menos una tela de refuerzo de la carcasa, fijada en el interior de cada talón enrollándola alrededor de un elemento anular, cuya resistencia a la tracción es menor que la resistencia a la tracción de un núcleo de talón de un neumático convencional de la misma dimensión, y un conjunto de al menos dos capas de refuerzo del talón que están dispuestas en contacto con el elemento anular y están compuestas de elementos de refuerzo paralelos entre sí en cada capa y están cruzados de una capa a la siguiente, formando un ángulo \alpha que satisface la relación 0º< \alpha \leq 15º. Según dicho documento, el elemento anular tiene una resistencia a la tracción de entre 3 y 5 veces la tensión impartida al refuerzo de la carcasa por la presión de hinchado recomendada, y la elongación en la ruptura del mismo es de entre el 2 y el 6%, teniendo todas las capas de refuerzo del talón una resistencia a la tracción de entre 0,5 y 1 vez la resistencia a la tracción del elemento anular, y siendo el total de las fuerzas de tensión del elemento anular y el conjunto de las capas de refuerzo entre 6 y 8 veces la tensión impartida al refuerzo del carcasa. Según dicho documento, las capas de refuerzo del talón están formadas de cables de poliamida aromática.

El documento US 2001/0018941 presenta un neumático, en concreto un neumático de un vehículo pesado, de altura H en su llanta, que comprende al menos un refuerzo de carcasa radial, formado de al menos una capa de elementos de refuerzo inextensibles y fijado en cada talón a un núcleo de talón para formar un reborde, el extremo del cual está situado a una distancia radial HRNC de la base D del núcleo de talón. Cada talón está reforzado por al menos dos armaduras de refuerzo adicionales: a) al menos una primera armadura que está formada de elementos de refuerzo metálico radial, y b) a menos una segunda armadura que está formada de elementos metálicos que forman, con la dirección circunferencial un ángulo de 0º \leq \alpha \geq 45º. Visto en sección media, la primera armadura de refuerzo está formada de al menos una tela de elementos inextensibles que está enrollada alrededor del núcleo de talón de anclaje del refuerzo de la carcasa en el interior de dicho refuerzo de la carcasa para formar dos cordones. El cordón axialmente interno, que se encuentra entre el extremo radialmente inferior A de su borde radialmente superior adyacente al refuerzo de la carcasa y su punto de tangencia T al núcleo de talón de anclaje, sigue un trazo rectilíneo AT, mencionado como "recorrido más corto", y su extremo radialmente superior está radialmente localizado a una distancia HLI de la base D del núcleo de talón de entre 0,216 y 0,432 veces la altura H. El cordón axialmente exterior, que está situado axialmente en el interior del reborde del refuerzo del carcasa, tiene su extremo radialmente superior más cerca del eje de rotación que el extremo de la capa del refuerzo de la carcasa y la distancia HLE entre dicho extremo de la base D del núcleo de talón es entre 0,2 y 0,8 veces la altura HRNC de la capa del refuerzo de la carcasa. La segunda armadura de elementos que está inclinada respecto a la dirección radial y no está enrollada alrededor del núcleo de talón de anclaje y está dispuesta axialmente en el exterior del reborde del refuerzo de la carcasa. Los elementos de refuerzo metálicos de dicha primera y segunda armaduras están formados de cables o cuerdas de metal radial.

El documento US 4.319.621 describe un neumático que muestra las características del preámbulo de la reivindicación 1.

El solicitante ha percibido que, en aplicaciones de alta velocidad y carreras deportivas, existe la necesidad de que un neumático que sea capaz de resistir las tensiones relevantes -en particular las tensiones laterales- originadas por las altas velocidades y/o condiciones de conducción extremas, como las maniobras severas realizadas típicamente en circuitos o ralis.

En particular, el solicitante ha percibido la necesidad de un neumático que esté provisto de un talón reforzado adecuado para asegurar la fuerza estructural deseada y necesaria para las aplicaciones mencionadas anteriormente sin afectar negativamente al manejo del neumático.

Además, el solicitante se ha dado cuenta de que cualquier cambio estructural en el área del talón del neumático, para reducir la resistencia de rodadura del neumático mediante la reducción de tensiones y tracciones en dicha área, generalmente aumentan la rigidez de la estructura del talón y, al mismo tiempo, provocan que las características de comodidad del manejo disminuyan considerablemente.

Por tanto, los esfuerzos del solicitante se han centrado en modificar al área del talón del neumático, y en particular el tejido, con el objetivo de contener la tensión estructural deseada mencionada anteriormente junto con un grado de flexibilidad que garantiza las características de un confort de manejo y conducción.

El solicitante ha encontrado que dichos resultados se pueden conseguir proporcionando al talón del neumático un tejido, cuyos elementos de refuerzo alargados son metálicos y comprenden elementos filiformes preformados de diámetro reducido de entre 0,05 y 0,25 mm.

Según la presente invención, cada elemento de refuerzo alargado del tejido es un cable metálico que comprende una pluralidad (es decir, dos como mínimo) de elementos filiformes, estando al menos uno de dichos elementos filiformes preformado.

En la presente invención el término "elemento de refuerzo preformada alargado" se utilizada para indicar un elemento de refuerzo que comprende al menos un elemento filiforme preformado.

El solicitante ha encontrado que se otorgan propiedades de resistencia mecánica alta al tejido mediante la presencia de elementos de refuerzo metálicos, mientras que las características de flexibilidad elevada se obtienen mediante la preformación de al menos un elemento filiforme de diámetro reducido de los elementos de refuerzo alargados, siendo dicha flexibilidad elevada característica de un tejido de refuerzo realizado a partir de un material textil.

Por tanto, el solicitante ha encontrado que al utilizar elementos metálicos preformados alargados de diámetro reducido como elementos de refuerzo del tejido, es posible obtener un tejido que tenga una tensión elevada típica de un producto semiacabado que incluya elementos de refuerzo metálicos, y una flexibilidad elevada que es típica de un producto semiacabado que comprende elementos de refuerzo textiles.

El solicitante ha encontrado que la combinación anterior es muy importante para el tejido.

De hecho, como el tejido se utiliza para aumentar la rigidez del área del talón, resulta importante proporcionar al talón del neumático un producto semiacabado cuya tensión sea suficientemente alta para asegurar que dicho resultado puede ser alcanzado de forma ventajosa.

Además, también es muy importante otorgar al tejido una buena flexibilidad, para que, durante el proceso de fabricación del neumático, la aplicación del tejido se pueda llevar a cabo de forma fácil y correcta y el tejido siga con exactitud el perfil externo del conjunto del núcleo/relleno del talón.

De hecho, si el tejido es demasiado rígido y no se puede enrollar correctamente alrededor del núcleo de talón y el relleno del talón, puede que quede aire atrapado entre el conjunto del núcleo/relleno del talón y el tejido. Se debe evitar la presencia de aire, y por tanto de oxígeno, que puede ponerse en contacto con los elementos de refuerzo metálico del tejido, ya que se podrían producir fenómenos de corrosión no deseados dentro del talón del neumático.

Además, la flexibilidad del talón también es ventajosa desde el punto de vista del proceso, ya que: a) el proceso de fabricación del tejido se puede realizar utilizando la misma maquinaria para las etapas de calandrado y de corte utilizada normalmente para materiales textiles; b) la etapa de aplicación del tejido en el proceso de fabricación del neumático alrededor del conjunto del núcleo/relleno del talón está promovida por la flexibilidad del tejido.

El solicitante también ha hallado que la flexibilidad del tejido según la invención promueve de forma positiva el agarre lateral del neumático, especialmente en casos de neumáticos para automóviles o motocicletas de alta
potencia.

Generalmente, el agarre lateral de los neumáticos para automóviles es más pronunciado en las ruedas motrices, especialmente en automóviles con ruedas motrices traseras con motores de alta potencia, teniendo dichos automóviles normalmente neumáticos de perfil bajo, muy grandes y rígidos, con áreas de huellas anchas en la dirección circunferencial y amplias en la dirección axial del neumático, con el objetivo de asegurar un alto rendimiento, especialmente en carreteras secas.

La falta de un agarre lateral afecta negativamente a la tracción al salir de una curva, dando lugar a la pérdida de agarre del eje trasero del automóvil, así como también afecta negativamente a la estabilidad lateral del automóvil cuando se conduce en condiciones extremas, por ejemplo, durante carreras de concursos deportivos o ralis.

Además, los Vehículos Deportivos Utilitarios (SUV), cuya presencia está aumentando considerablemente en el mercado del automóvil, suelen necesitar un agarre lateral incluso mayor que el requerido por automóviles provistos de motores de alta potencia. Esto se debe al hecho de que se debe proporcionar un rendimiento alto, y en ocasiones un rendimiento muy alto (especialmente en carreteras asfaltadas,) a vehículos que tengan volúmenes altos y cuyo centro de gravedad sea alto respecto a la superficie de la carretera.

En lo que concierne a los vehículos de dos ruedas, la falta de agarre lateral afecta negativamente a la estabilidad lateral del vehículo especialmente cuando el conductor toma una curva, en concreto a velocidades altas.

Como se ha mencionado anteriormente, según la presente invención, se ha elegido un diámetro de los elementos filiformes metálicos preformados del tejido reducido, por ejemplo, de entre 0,05 a 0,25 mm.

De hecho, el solicitante ha descubierto que la utilización de elementos filiformes metálicos preformados finos (p. ej., con diámetros reducidos) como elementos de refuerzo para el tejido permite disminuir el peso del tejido y aumentar la flexibilidad del tejido, consiguiendo por tanto las ventajas descritas anteriormente.

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Además, el solicitante ha hallado que el tejido según la presente invención tiene una adherencia en crudo mayor que la de los tejidos conocidos en la técnica, por ejemplo, la de tejidos cuyos elementos de refuerzo están hechos de materiales metálicos o textiles.

La adherencia en crudo del tejido indica el grado de adhesión entre el compuesto de caucho en crudo y los elementos filiformes metálicos que forman el tejido.

Consecuentemente, cuando el tejido se maneja durante la aplicación del mismo en el proceso de fabricación del neumático, el tejido se puede estirar, particularmente en una dirección transversal al elemento filiforme metálico, sin correr el riesgo de separar los elementos de refuerzo del caucho en crudo.

Dicha separación debe evitarse, ya que puede dar lugar a fenómenos de corrosión o a la formación de zonas críticas dentro del talón del neumático donde los elementos metálicos, desprovistos del revestimiento de caucho, pueden sobresalir del talón, un defecto que puede causar que se rechace el neumático.

Además, el solicitante ha hallado que el tejido de la presente invención muestra una adhesión muy buena de la composición de caucho curada al elemento filiforme metálico, incluso tras el paso de los años (dicho aspecto contribuye a evitar la formación del fenómeno de la corrosión), y una compenetración mutua remarcable de los elementos filiformes preformados del cable (o de los elementos filiformes no preformados en los elementos filiformes preformados en el caso de que el cable esté hecho de elementos filiformes preformados y no preformados) de modo que los fenómenos no deseados, como el que extremo del cable se deshilache o que la porción del extremo del cable se enrolle, no se produzcan cuando se realiza el corte de la cable.

La presente invención se refiere a un neumático que comprende las características de la reivindicación 1.

En otra realización, cada elemento de refuerzo alargado es un cable metálico, cuyos elementos filiformes están todos preformados. Antes de pasar por cierta acción de preformado, los elementos filiformes tienen una configuración lisa.

Preferentemente, las deformaciones de los elementos filiformes preformados son de tipo coplanar. Concretamente cada elemento filiforme preformado está situado en un plano.

Preferentemente, dichos elementos filiformes están preformados, de modo que asumen una configuración en forma de onda para que estén substancialmente desprovistos de bordes afilados y/o discontinuidades en la curvatura a lo largo de toda su extensión longitudinal. Dicha característica es particularmente ventajosa, ya que la ausencia de dichos bordes/esquinas afilados provoca un aumento favorable de la carga de rotura de los elementos filiformes.

Particularmente, se prefiere un preformado según ondulaciones substancialmente sinusoidales. Preferentemente, dichas ondulaciones sinusoidales tienen una longitud de onda entre 2,5 y 30 mm, y más preferentemente entre 5 y 25 mm. Es preferible que dichas ondulaciones sinusoidales tengan una amplitud de onda entre 0,12 y 1 mm. Los rangos de longitud de onda y la amplitud de onda mencionados anteriormente pueden medirse directamente sobre el elemento filiforme que no está recubierto de caucho antes de insertarlos en el neumático o en el neumático acabado (vulcanizado). La medición de dichos parámetros puede realizarse de forma ventajosa sobre el elemento filiforme mediante la utilización de lupas y una escala graduada (por ejemplo, una regla graduada). En el caso de que se tenga que analizar un neumático acabado (vulcanizado), es necesario extraer el tejido del neumático y eliminar el compuesto que impregna el caucho del mismo mediante la utilización de disolventes adecuados, por ejemplo tratándolo con diclorobenceno a 100ºC durante al menos 12 horas.

En una realización alternativa, la deformación tiene una forma que no es de tipo coplanar, sino por ejemplo de tipo helicoidal.

Para obtener un elemento filiforme preformado según la presente invención, es posible utilizar cualquiera de los procedimientos conocidos en el sector. Por ejemplo, es posible utilizar dispositivos de rueda dentada del tipo ilustrado en el documento US-5.581.990 o utilizar el dispositivo descrito en la solicitud de patente WO 00/39385, a nombre del mismo solicitante. Dicho dispositivo comprende un par de poleas, cada una provista de una pluralidad de salientes una frente a otra capaces de enredarse entre sí sobre una sección predeterminada para inducir simultáneamente una deformación axial y una deformación flexural en un elemento filiforme hecho para moverse por el espacio existente entre los salientes de la segunda polea. El entrelazado arriba mencionado puede efectuarse como resultado del movimiento de dicho par de poleas dirigido rotacionalmente por dicho elemento filiforme.

Preferentemente, los elementos de refuerzo alargados están distribuidos de forma substancialmente igual en el tejido, por ejemplo, el espacio axial entre el elemento de refuerzo alargado simple adyacente es substancialmente constante.

Como se ha mencionado anteriormente, el tejido está dispuesto entre la tela de la carcasa radialmente externa y el conjunto del núcleo/relleno del talón, y está enrollado alrededor del núcleo de talón de modo que cubre, al menos parcialmente, el núcleo de talón y el relleno del talón.

Concretamente, se puede considerar que el tejido está formado por una porción central, que está en contacto con el núcleo de talón respectivo, y dos porciones de pata, que se extienden desde los extremos respectivos de la porción central y se acoplan con relleno del talón.

En la presente descripción, el término "extremo del tejido externo" se utiliza para indicar el extremo del tejido que pertenece a la porción de pata axialmente interna del tejido.

Según la presente invención, preferentemente, los extremos del tejido están descentrados (escalonados) entre sí, de modo que un extremo está más extendido en la dirección del flanco del neumático que el otro extremo.

Por tanto, se pueden obtener dos soluciones diferentes: a) el caso en que se realiza un desplazamiento interno, por ejemplo, la porción de pata interna del tejido está más extendida que la poción de pata externa, y b) el caso en que se realiza un desplazamiento externo, por ejemplo, la porción de pata externa del tejido está más extendida que la porción de pata interna.

Además, el solicitante ha hallado que los elementos filiformes metálicos preformados que se utilizan en el tejido según la presente invención poseen un rango elástico amplio y se produce un gran alargamiento en la ruptura también tras la vulcanización del neumático.

Este aspecto es particularmente ventajoso porque el neumático de la presente invención presenta una resistencia a la fatiga cíclica mayor que la del neumático provisto con un tejido de la técnica anterior.

Según otro aspecto de la presente invención, el talón del neumático comprende una capa de refuerzo adicional que se conoce generalmente por el término de "tira de fijación" y cuya función es aumentar la rigidez del talón.

La tira de fijación comprende una pluralidad de elementos de refuerzo alargados incorporados en una matriz elastomérica que están hechos generalmente de materiales textiles (por ejemplo, aramida o ryon) o de materiales metálicos (por ejemplo, cable de acero).

Según la presente invención, la tira de fijación está provista de elementos de refuerzo alargados metálicos que comprenden elementos filiformes preformados de diámetro reducido, tal como se ha descrito anteriormente en referencia al tejido.

La tira de fijación se puede colocar en una pluralidad de posiciones dentro del talón y/o flanco del neumático.

Preferentemente, la tira de fijación se encuentra entre el tejido y la capa de la carcasa. Según dicha realización, la tira de fijación puede encontrarse en correspondencia con la porción de pata interna del tejido. Alternativamente, la tira de fijación puede colocarse en correspondencia con la porción de pata externa del tejido.

Alternativamente, la tira de fijación está colocada en una posición axialmente externa respecto a la capa de la carcasa, extendiéndose así en proximidad a la porción de pata externa del tejido. Según otra realización, la tira de fijación se encuentra en una posición axialmente interna respecto a la capa de la carcasa, extendiéndose así de forma próxima a la porción de pata interna del tejido.

En el caso de que el neumático esté provisto de dos telas de carcasa, la tira de fijación puede colocarse entre las telas de la carcasa cerca de la porción de pata interna del tejido. Alternativamente, la tira de fijación se encuentra entre las telas de carcasa cerca de la porción externa del tejido.

Alternativamente, la tira de fijación está colocada en una posición axialmente externa respecto a las capas de la carcasa, extendiéndose así cerca de la porción de pata externa del tejido. Según otra realización, la tira de fijación se encuentra en una posición axialmente interna respecto a las telas de carcasa, extendiéndose así cerca de la porción interna de pata del tejido.

Preferentemente, la tira de fijación comienza de forma correspondiente a la porción radialmente externa del núcleo de talón, sigue el perfil perimétrico del relleno del talón y termina en correspondencia con el flanco del neumático.

Alternativamente, la tira de fijación se puede extender por el flanco del neumático hasta el extremo de la estructura de cintura del neumático.

Otras características y ventajas aparecerán más claramente en referencia a la descripción detallada de un ejemplo de un neumático según la presente invención. Dicha descripción, incluida a continuación, hace referencia a los dibujos adjuntos que se proporcionan solo a modo de ejemplo no limitativo y en los que:

- La figura 1 muestra una vista en sección transversal parcial de un neumático de un vehículo la presente invención;

- La figura 2 muestra un elemento filiforme preformado que se puede utilizar en un tejido según la presente invención;

- La figura 3 muestra una vista en sección transversal parcial de un neumático de motocicleta según la presente invención;

- La figura 4 muestra una vista en sección transversal parcial de un neumático de automóvil provisto de una tira de fijación según la presente invención;

- La figura 5 muestra una vista en sección transversal parcial de un neumático de automóvil provisto de una tira de fijación según otra realización;

- Las figuras 6 a 12 muestran una comparación de los resultados obtenidos en pruebas realizadas en un neumático de la invención y en un neumático comparativo respectivamente.

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La figura 1 muestra una vista transversal parcial de un neumático de automóvil 10 según la invención y adecuado para montarse en una llanta (no representada).

El neumático 10 incluye una estructura de carcasa 11 que comprende dos telas de carcasa 12, 13 cuyos extremos están asociados a un par de núcleos de talón 14.

Según la realización mostrada en la figura 1, las telas de carcasa 12, 13 se asocian al núcleo de talón 14 respectivo girando hacia arriba los extremos de las telas de carcasa alrededor de los núcleos de talón 14.

Los núcleos del talón 14 están separados axialmente entre sí y están incorporados en los talones respectivos 15, en una posición radialmente interna a dicho neumático.

Además del núcleo de talón 14, el talón 15 comprende un relleno del talón 16, en una posición radialmente externa respecto al núcleo de talón 14, y un tejido 17.

Según la realización de la figura 1, el tejido 17 está enrollado alrededor del núcleo de talón 14 y el relleno del talón 16 y cubre por completo el conjunto del núcleo/relleno del talón. De hecho, el tejido 17 está dispuesto entre la tela de la carcasa radialmente externa 13 y el conjunto del núcleo/relleno del talón y está en contacto directamente con la tela de carcasa externa y el conjunto del talón.

Según la realización de la figura 1, el tejido 17 está formado por una porción central 171 que está en contacto con el núcleo del talón 14 respectivo, y dos porciones de pata 172, 173 que se extienden desde los extremos respectivos de la porción central 171 y se acoplan al relleno del talón 16.

En concreto, la porción de pata interna 172 está provista del extremo de tejido interno 174, y la porción de pata externa 173 está provista del extremo del tejido externo 175.

Según la realización de la figura 1, se realiza un descentrado interno de los extremos del tejido, ya que la porción de pata interna 172 del tejido 17 está más extendida que la porción de pata externa 173 y, como se muestra más claramente en la vista en sección transversal del neumático, el extremo del tejido interno 174 alcanza una altura en el flanco del neumático que es mayor que la altura del extremo del tejido externo 175.

Preferentemente, la carcasa es de tipo radial y concretamente incorpora unos cables de refuerzo dispuestos en una dirección substancialmente perpendicular al plano ecuatorial p-p del neumático.

El neumático 10 incluye además una banda de rodadura 18, ubicada en la corona de dicha carcasa 11, y un par de flancos 19 axialmente opuestos que están dispuestos entre el talón respectivo 15 y la banda de rodadura 18.

Entre la tela de carcasa 11 y la banda de rodadura 18, el neumático 10 comprende además una estructura de cintura 20 que, en el ejemplo mostrado en la figura 1, prevé dos telas de cintura radialmente superpuestas 21, 22 y dos capas de refuerzo 23, 24.

Detalladamente, las telas de cintura 21, 22 que están radialmente superpuestas una sobre otra, incorporan una pluralidad de cables de refuerzo, que suelen ser metálicos y estar orientados oblicuamente respecto al plano ecuatorial p-p del neumático, paralelos entre sí y que se cruzan con los de la capa adyacente para formar un ángulo predeterminado respecto a la dirección circunferencial.

Las capas de refuerzo 23, 24, radialmente externas a dicho par de tela de cintura 21, 22, poseen elementos de refuerzo (no representados en la figura) que son substancialmente paralelos entre sí y paralelos respecto al plano ecuatorial p-p del neumático, concretamente para formar un ángulo que es substancialmente cero (dichas capas de refuerzo 23, 24 también se describen como capas de 0º) con una dirección circunferencial del neumático.

Generalmente, en un neumático de automóvil, dichos elementos de refuerzo son de tipo textil.

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En el caso de neumáticos sin cámara, en una posición radialmente interna a dicha tela de carcasa 11, también se prevé una capa impregnada de caucho, denominada "revestimiento" (no representada en la figura 1), siendo dicha capa capaz de proporcionar al neumático 10 durante el uso, la impermeabilidad al aire necesaria.

El núcleo de talón 14 mostrado en la figura 1 es de tipo "Alderfer" con una sección transversal con forma simétrica y geométricamente regular, típicamente de tipo substancialmente cuadrangular.

La estructura "Alderfer" del núcleo de talón tiene una configuración de tipo "m x n", donde "m" indica el número de elementos filiformes o cables axialmente adyacentes (obtenido mediante el trenzado de al menos un par de elementos filiformes) y "n" indica el número de capas radialmente superimpuestas de dichos elementos filiformes (o dichos cables).

La estructura del núcleo de talón también puede ser el denominado "núcleo de talón de un solo hilo". Se forma a partir de un único elemento filiforme (o cable) cauchutado que se enrolla en espiral para formar una primera capa de vueltas axialmente adyacentes; a continuación, en una posición radialmente externa a dicha primera capa, el mismo elemento filiforme (o el mismo cable) se vuelve a enrollar hasta formar una segunda capa en una posición radialmente externa a la primera capa, etcétera, hasta formar varias capas radialmente superpuestas, siendo cada una de ellas capaz de tener un número de vueltas diferente a las de las capas radialmente adyacentes a la misma.

También se pueden utilizar los denominados núcleos de talón de "cable redondo". Este tipo de núcleo de talón tiene un núcleo central, obtenido por ejemplo a partir de un único elemento filiforme que está soldado por sus extremos hasta formar un círculo, alrededor del cual un elemento filiforme se enrolla en espiral y finalmente se une a sí mismo.

La figura 2 muestra un elemento filiforme 200 que está preformado de forma sinusoidal según la presente invención.

Como se ha mencionado anteriormente, dichas deformaciones, generalmente en forma de desviaciones periódicas de una línea recta, se pueden obtener de cualquier forma conocida. Preferentemente, dichas deformaciones son de tipo coplanar. Incluso más preferiblemente, dichas deformaciones consisten en ondulaciones sinusoidales (como las ilustradas en la figura 2), con una longitud de onda (o paso) P y una amplitud de onda H.

Para el objetivo de la presente invención, la "longitud de onda P" se debe entender como la longitud de la sección mínima que se repite periódicamente, y se debe entender que la "amplitud de onda H" significa dos veces la amplitud de la desviación transversal máxima (se asume que es igual en ambas direcciones) del elemento filiforme desde el eje central S (véase la figura 2).

Como se ha mencionado anteriormente, preferentemente, la longitud de onda (o paso) P está entre 2,5 y 30 mm, más preferentemente entre 5 y 25 mm.

Preferentemente, la amplitud de onda H está entre 0,12 y 1 mm, más preferentemente entre 0,14 y 0.60 mm.

Generalmente, los elementos filiformes preformados según la presente invención tienen un diámetro D entre 0,05 y 0,25 mm, preferentemente entre 0,08 y 0,20 mm. El diámetro particularmente preferido es de 0,12 mm.

Como se ha mencionado anteriormente, los elementos filiformes son metálicos.

Preferentemente, los elementos filiformes están hechos de acero. En el caso en que el diámetro del elemento filiforme esté entre 0,4 y 0,1 mm, la fuerza de rotura de un acero NT estándar (tensión normal) está entre aproximadamente 2600 N/mm2 (o 2600 MPa - MegaPascal) y aproximadamente 3200 N/mm2, la fuerza de rotura de un acero HT (alta resistencia) está entre aproximadamente 3000 N/mm2 y aproximadamente 3600 N/mm2, la fuerza de rotura de un acero SHT (resistencia súper alta) está entre aproximadamente 3300 N/mm2 y aproximadamente 3900 N/mm2, la fuerza de rotura de un acero UHT (resistencia ultra alta) está entre aproximadamente 3600 N/mm2 y aproximadamente 4200 N/mm2. Dichos valores de fuerza de rotura dependen en concreto de la cantidad de carbono que contiene el acero.

Generalmente, dichos elementos filiformes están provistos de un revestimiento de latón (Cu entre 60 y 75% en peso, Zn entre 40 y 25% en peso), con un grosor entre 0,10 \mum y 0,50 \mum. Dicho revestimiento garantiza una mejor adhesión del elemento filiforme al compuesto que impregna el caucho y proporciona protección frente a la corrosión del metal, ambos durante la producción del neumático y durante su utilización. Si fuera necesario asegurar un mayor grado de protección frente a la corrosión, dichos elementos filiformes pueden ser provistos de forma ventajosa con revestimientos anticorrosivos distintos del latón, capaces de garantizar una mayor resistencia a la corrosión, como por ejemplo, un revestimiento a base de zinc, aleaciones de zinc/manganeso (ZnMn), aleaciones de zinc/cobalto (ZnCo) o aleaciones de zinc/cobalto/manganeso (ZnCoMn).

Una alternativa es que el elemento filiforme esté hecho de aluminio o de una aleación de aluminio.

Preferentemente, el tejido según la presente invención se obtiene mediante la utilización de cables con una estructura de tipo n x D, donde n es el número de elementos filiformes que forman el cable y D es el diámetro de cada elemento filiforme. Preferentemente n está entre 2 y 5. Es más preferible que n sea igual a tres.

Preferentemente, la separación entre las hebras de dicho cable es entre 2,5 y 25 mm, más preferentemente entre 6 y 18 mm. Una separación de desviación de 12,5 es más preferible.

Las construcciones de cable preferidas son, por ejemplo: 2x (p. ej., dos elementos filiformes enrollados), 3x, 4x, 5x, 2+1 (p. ej., una desviación de dos elementos filiformes y una separación de un elemento filiforme, estando dichas dos desviaciones enrolladas entre sí), 2+2, 3+2, 1+4.

Preferentemente, la densidad de los elementos de refuerzo alargados en el tejido según la presente invención es entre 40 cables/dm y 160 cables/dm, más preferentemente es entre 80 cables/dm y 120 cables/dm. Las densidades de 85 cables/dm y 105 cables/dm son particularmente preferidas.

Preferentemente, los elementos de refuerzo alargados del tejido según la presente invención están orientados oblicuamente respecto a un plano radial del neumático.

Preferentemente, dichos elementos de refuerzo alargados están dispuestos en un ángulo respecto a un plano radial del neumático entre 15º a 60º, más preferentemente 30º y 45º.

El solicitante se ha dado cuenta de que cuanto más cercano es el ángulo de los elementos de refuerzo del tejido al ángulo de los elementos de refuerzo de las capas de la carcasa, mayor es la rigidez que se puede conferir al tejido, pero más baja es la transmisión al neumático del par de torsión proporcionado por el motor. Por tanto, el ángulo de los elementos de refuerzo del tejido se tiene que seleccionar teniendo en cuenta la necesidad de conseguir una solución intermedia entre dichos dos aspectos técnicos diferentes.

Preferentemente, el grosor del tejido -p. ej., el grosor total incluyendo el diámetro del cable y el compuesto de caucho en el que se incrusta el cable- es entre 0,5 (\pm 0,1) mm y 1,7 (\pm 0,1) mm, más preferentemente entre 0,8 (\pm 0,1) mm y 1,1 (\pm 0,1) mm.

La figura 3 muestra una vista transversal parcial de un neumático de una motocicleta 30 según la invención adeudado para montarse en una llanta (no representada).

El neumático 30 comprende una estructura de carcasa 31 que comprende al menos una capa de la carcasa 32, cuyos extremos laterales opuestos 32a están asociados los núcleos de talón 33 respectivos.

Según la figura 3, la asociación entre la tela de carcasa 32 y los núcleos de talón 33 se obtiene al plegar hacia abajo los extremos laterales opuestos 32a de la tela de carcasa 32 alrededor de los núcleos de talón 33.

La tela de carcasa 32 está formada generalmente por una pluralidad de cables de refuerzo dispuestos de forma paralela entre sí y revestidos al menos parcialmente con una capa de material elastomérico. Estos cables de refuerzo suelen estar hechos de fibras textiles, como por ejemplo, rayón, nylon, politileno, haftaleno-2-6-dicarboxilado (PEN), politereftalato de etileno (PET) o cables de acero trenzados conjuntamente, revestidos con una aleación de metal (por ejemplo cobre/zinc, zinc/manganeso, zinc/molibdeno/cobalto y similares.

Según una realización preferida, la estructura de carcasa 31 es de tipo radial, por ejemplo, la tela de carcasa 32 incorpora cables de refuerzo dispuestos en una dirección substancialmente perpendicular respecto a la dirección circunferencial.

Alternativamente, la estructura de carcasa 31 comprende un par de telas de carcasa radialmente internas y radialmente externas (no representadas en la figura 3). En este caso, los cables de refuerzo son esencialmente paralelos entre sí, y están orientados según las direcciones inclinadas en cada capa y opuestos respecto a los cables de la capa adyacente respecto al plano ecuatorial X-X del neumático.

Un relleno elastomérico 34, el relleno del talón, se aplica de forma radialmente externa a los núcleos de talón 33 para llenar el espacio definido entre la tela de carcasa 32 y las correspondientes vueltas de la misma.

Como es conocido, el área del neumático que comprende el núcleo de talón 33 y el relleno del talón 34 forma el denominado talón del neumático 3 destinado a anclar el neumático 30 en una llanta de montaje correspondiente (no representada en la figura 1).

Una estructura de cintura 36 se aplica a lo largo de la circunferencia de la estructura de carcasa 31.

Según la realización de la figura 3, la estructura de cintura 36 comprende solo una capa de refuerzo 37 que incluye una pluralidad de bobinas circunferenciales, dispuestas axialmente una al lado de la otra, de un cable impregnado en caucho o una banda de unos pocos cables cauchutados (preferentemente de 2 a 5), enrolladas en espiral en un ángulo substancialmente nulo de la corona de la estructura de carcasa 31. Dichas bobinas circunferenciales están substancialmente orientadas según la dirección de rodadura del neumático.

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Preferentemente, las bobinas circunferenciales están enrolladas en la estructura de carcasa 31 según la desviación variable para obtener, preferentemente, un grosor de la capa de refuerzo mayor en las porciones laterales opuestas que en la porción central de la estructura del cintura 36.

Aunque el enrollamiento en espiral por sí solo y cualquier variación en la desviación implican un ángulo de enrollamiento diferente a cero, este ángulo es siempre tan pequeño que puede considerarse substancialmente como igual a cero grados.

Normalmente los cables de dicha capa de refuerzo 37 son cables textiles o de metal. Preferentemente, dichos cables son cables de acero, más preferentemente cables de acero de alargamiento alto (HE, por sus siglas en inglés).

Preferentemente, dichos cables están hechos de alambres de acero de alto carbono (HT), por ejemplo, alambres de acero con un contenido en carbono de más del 0,9%.

Cuando se utilizan cables textiles, pueden ser nylon, rayón, politileno, haftaleno-2-6-dicarboxilado (PEN), politereftalato de etileno (PET), Kevlar®. Como alternativa, se pueden utilizar cables híbridos, formados por al menos un hilo de módulo alto (p. ej., fibras de aramida como, por ejemplo, Kevlar®).

Se conocen diversas técnicas en la técnica para enrollar los cables alrededor de la carcasa, como por ejemplo la que se describe en la patente europea EP 461 646.

La estructura de cintura 36 también puede incluir dos capas de cintura radialmente superpuestas (no representadas) que incorporan una pluralidad de cables de refuerzo (p. ej., cables aramídicos) que están orientadas oblicuamente respecto al plano ecuatorial x-x del neumático, que son paralelas entre sí en cada capa y que se cruzan con los de la capa adyacente para formar un ángulo predeterminado respecto a una dirección circunferencial.

También se aplica externamente un flanco 38 en la capa de la carcasa 32, que se extiende, en una posición axialmente externa, desde el talón 35 hasta el extremo de la estructura de cintura 36.

La banda de rodadura 39, cuyos bordes laterales están conectados a los flancos 38, se aplica circunferencialmente en una posición radialmente externa a la estructura de cintura 36. La banda de rodadura 39 tiene una superficie de rodadura diseñada para ponerse en contacto con el suelo mediante unas ranuras de diferentes formas para definir una pluralidad de bloques de diferentes formas y tamaños distribuidos por la superficie de rodadura.

En el caso de neumáticos sin cámara, una capa de caucho (no se muestra en la figura 3), conocida generalmente como "revestimiento", también se puede proporcionar en una posición radialmente interna respecto a la capa de la carcasa 32 para proporcionar al neumático 30 la impermeabilidad necesaria para el aire de hinchado.

Según la realización de la figura 3, el neumático está provisto de un tejido 40 que está enrollado alrededor del núcleo de talón 33 y el relleno del talón 34.

Según dicha realización, el tejido 40 está dispuesto entre la tela de carcasa 32 y el conjunto del núcleo/relleno del talón y está en contacto directamente con dichos componentes estructurales del neumático.

Para simplificar la descripción, en las figuras 4 y 5 solo se han indicado los componentes del neumático que son diferentes de los componentes del neumático de la figura 1. Por tanto, los componentes de las figuras 4 y 5 que son similares o idénticos respecto a los de la figura 1 se mencionarán en la descripción con los mismos signos de referencia.

La figura 4 muestra una vista en sección transversal parcial de un neumático de automóvil con una tira de fijación según la presente invención.

El neumático 50 de la figura 4 comprende dos telas de la carcasa 51, 52 y una tira de fijación 53 colocada ente las mismas. Más detalladamente, la tira de fijación 53 se encuentra entre las telas de carcasa 51, 52 cerca de la porción de pata interna del tejido 172.

Según la realización de la figura 4, la tira de fijación 53 comienza en correspondencia con la porción del núcleo de talón y se extiende a lo largo del flanco del neumático en una posición radialmente externa al extremo interno del tejido 174.

La figura 5 muestra una vista transversal parcial de un neumático de automóvil provisto de una tira de fijación según otra realización de la presente invención.

Según dicha realización, la tira de fijación 53 está colocada en una posición radialmente externa respecto a los extremos de la vuelta de las telas de carcasa 51, 52.

Más detalladamente, la tira de fijación 53 está colocada axialmente externa a la segunda capa de la carcasa 52, por ejemplo, a la capa de la carcasa axialmente externa 52, y se extiende cerca de la porción de pata externa del tejido 173.

Según la realización de la figura 5, la tira de fijación 53 comienza en correspondencia con la porción del núcleo de talón radialmente externo y se extiende a lo largo del flanco del neumático finalizando en una posición radialmente externa al extremo interno del tejido 174.

En lo que se refiere a la tira de fijación, es posible elegir el número de elementos filiformes en el cable, el diámetro de los elementos filiformes, la desviación del cable, las características de los elementos filiformes preformados (por ejemplo, la amplitud de onda, la longitud de onda), las construcciones del cable, las densidades dentro de las proporciones indicadas anteriormente con referencia al tejido.

Preferentemente, los elementos de refuerzo alargados de la tira de fijación según la presente invención están orientados oblicuamente respecto a la dirección longitudinal del tejido y están dispuestos en un ángulo respecto a un plano radial del neumático de entre 15º y 70º, más preferentemente 20º y 60º.

Preferentemente, la tira de fijación de la presente invención resulta particularmente adecuada para neumáticos de automóvil "HP" (Rendimiento alto) o "UHP" (rendimiento ultra alto), por ejemplo, para neumáticos de automóvil que pertenecen a las clases "H" y "V" (velocidad máxima de más de 210 Km/h) y a clases "W" y "Y" (velocidad máxima de más de 240 Km/h). Además, la presente invención resulta adecuada para neumáticos de automóvil cuya velocidad máxima es de más de 300 km/h.

Preferentemente, el neumático de automóvil de la invención tiene una relación H/C, de la altura de la sección transversal derecha a la anchura máxima de la sección, de entre 0,65 y 2,0. Preferentemente, el neumático de automóvil de la presente invención es un neumático con una sección transversal muy baja, por ejemplo, con una relación H/C de entre 0,25 y 0,65, preferentemente de 0,25 y 0,45.

Para obtener una mayor descripción de la invención, se incluyen a continuación algunos ejemplos ilustrativos.

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Ejemplo 1

Para mostrar la flexibilidad del elemento de refuerzo alargado del tejido según la presente invención, el solicitante ha medido la "Rigidez Taber" (según la BISFA -E8 Determinación de los métodos acordados internacionales sobre la rigidez Taber para probar cables de neumático de acero- Edición 1995) de dos elementos de refuerzo alargados de la invención y dos elementos de refuerzo alargados comparativos.

Los valores de rigidez incluidos en la tabla 1 son un valor medio de cinco sesiones de prueba.

Cuanto más bajo sea el valor, más flexible será el cable.

TABLA 1

1

Detalladamente:

-

El CABLE 1 era un cable 3x0,12 HT (por ejemplo, un cable obtenido enrollando tres alambres juntos con un diámetro de 0,12 mm y hechos de acero HT); los tres alambres estaban preformados según una ondulación substancialmente sinusoidal con una longitud de onda (desviación) de 2,200 mm y una amplitud de onda de 0,345 mm;

-

El CABLE 2 era un cable 3x0,175 HT (por ejemplo, un cable obtenido enrollando tres alambres juntos con un diámetro de 0,175 mm y hechos de acero HT); los tres alambres estaban preformados según una ondulación substancialmente sinusoidal con una longitud de onda (desviación) de 2,200 mm y una amplitud de onda de 0,345 mm;

-

El CABLE 3 era análogo al CABLE 1, la única diferencia es que los tres alambres del CABLE 3 no estaban preformados;

-

El CABLE 4 era análogo al CABLE 2, la única diferencia es que los tres alambres del CALE 4 no estaban preformados.

Cabe destacar que los elementos de refuerzo alargados que comprenden alambres preformados muestran una rigidez remarcadamente mayor que la de los elementos de refuerzo alargados con construcciones de cable análogas cuyos alambres no están preformados.

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Ejemplo 2

Se fabricaron dos neumáticos A y B, con una tamaño 285/35 R19.

Los neumáticos A y B tenían elementos estructurales idénticos, por ejemplo, carcasas idénticas (una tela de carcasa), capas de cintura cruzadas, una capa de cintura de 0º, (posicionada radialmente externa a las capas de cintura cruzadas), núcleos de talón (Alderfer 5x5, cada alambre con un diámetro de 0,89 mm y hecho de acero HT) y banda de rodadura.

El neumático A (neumático según la invención) también comprende un tejido cuyos elementos de refuerzo alargados comprenden un cable de acero formado por elementos filiformes metálicos preformados.

Más detalladamente, cada elemento de refuerzo alargado consistía en un cable de acero de 3x0,12 HT (por ejemplo, un cable formado por tres alambres de acero HT de diámetro 0,12 mm). Cada alambre del cable se preformó según una ondulación substancialmente sinusoidal con una longitud de onda (desviación) de 2,200 mm y una amplitud de onda de 0,345 mm.

Los elementos de refuerzo alargados en el tejido se dispusieron en un ángulo, respecto al plano radial del neumático de aproximadamente 45º.

La densidad de los elementos de refuerzo alargados en el tejido era de 85 cables/dm y el grosor del tejido -es decir, el grosor total incluyendo el diámetro del cable y el compuesto de caucho en el que se envuelve el cable- era de aproximadamente 0,95 mm.

En el neumático A de la presente invención, el tejido estaba provisto de una porción de pata interna más extendida que la porción de pata externa.

El neumático B (comparativo) también comprende un tejido cuyos elementos de refuerzo alargados incluyen un cable formado por dos filamentos de fibra aramídica. Los filamentos tiene un número (en dTex, esta unidad de medición es el peso en gramos correspondiente a 10000 m de fibra) de 1840 y un enrollado de 50 (en tpm - vueltas por metro). El enrollado de la cable era de 50 (en tpm).

Los elementos de refuerzo alargados en el tejido del neumático B estaban dispuestos en un ángulo, respecto al plano radial del neumático, de aproximadamente 45º.

La densidad de los elementos de refuerzo alargados en el tejido del neumático B era de 110 cable/dm y el grosor del tejido del neumático B -es decir, el grosor total incluyendo el diámetro del cable y el compuesto de caucho en que está envuelta el cable- era de aproximadamente 1 mm.

El neumático B del tejido estaba provisto de una porción de pata interna más extendida que la porción de pata externa.

Se realizaron pruebas en interiores y exteriores en los neumáticos A y B.

Pruebas en interior a) Prueba de resistencia a la fatiga de alta velocidad

Se sometió al neumático a una sobrecarga del 160% con respecto a la capacidad de carga del neumático y a continuación se hizo girar frente a una rueda de carretera a una velocidad fija y controlada de 120 km/h. La presión del neumático era de alrededor de 2,6 bar. La prueba se paró cuando el neumático comenzó a fallar.

Los resultados se resumen en la figura 6, a partir de la cual se puede destacar que el resultado de la resistencia a la fatiga a velocidad alta aumenta en más del 10% en el neumático A de la invención con respecto al neumático comparativo B.

b) Durabilidad a alta velocidad

Se hizo girar el neumático frente una rueda de carretera a velocidades en aumento. Más detalladamente, la rueda de carrera se hizo girar a 240 km/h durante 1 hora y sucesivamente la velocidad se aumentó en 10 Km/h cada diez minutos. La prueba se paró cuando se produjo el fallo del neumático, estando dicho fallo provocado, por ejemplo, por la rotura de los cables, arrancamientos, desgarre de un bloque, desprendimiento de las telas de carcasa, desprendimiento de las telas de cintura, formación de ampollas. Los valores de presión y de carga aplicados al neumático dependen del Índice de Carga y del Índice de Velocidad del neumático, y por tanto del tamaño del mismo. Antes de que ocurriera el fallo, la última velocidad de etapa del neumático A fue de 330 km/h durante un periodo de tiempo de 5 minutos, mientras que la velocidad de la última etapa del neumático B fue de 320 km/h durante un periodo de tiempo de 4 minutos.

Los resultados se resumen en la figura 7, a partir de la cual se puede resaltar que el resultado de la durabilidad a alta velocidad se incrementa en cerca del 10% en el neumático A de la invención con respecto al neumático comparativo B.

c) Prueba interior del parachoques

Se hizo girar el neumático, cargado con la carga operacional nominal, frente a una rueda de carretera montada con un eje vertical de rotación y se hizo girar a una velocidad de entre 150 y 0 km/h. La rueda de carretera llevaba sobre su superficie radialmente exterior una barra de forma paralelepipédica de dimensiones predeterminadas que forma el parachoques. El neumático estaba equipado con un centro de dinamómetro fijo que mide la excitación (fuerza en el centro) que el parachoques produce en el neumático.

Como se muestra en la figura 8, la prueba midió la frecuencia (Hz), el amortiguamiento (%) y la excitación (kg), como una función de velocidad (km/h), de los componentes radiales y longitudinales de la fuerza en el parachoques durante el paso del neumático sobre el parachoques. Más detalladamente, la figura 8 muestra como dichas mediciones referidas al neumático A (indicado con estrellas) se ajustan substancialmente a las mediciones en referencia al neumático B (indicado con anillos).

d) Comodidad: rigidez vertical

El neumático se posicionó en el buje y se probó en una condición estática, es decir, no se le hizo girar. La presión inicial del neumático era de alrededor de 1,6 bar y la presión del neumático se incrementó progresivamente alrededor de 0, 2 bar hasta alcanzar un valor final de alrededor de 2,8 bar. La carga inicial aplicada al buje era la carga del vehículo; sucesivamente, dicha carga se incrementó mediante una sobrecarga que se aumentó progresivamente de 0 a 1500 kg. La prueba consistió en medir el aplanamiento del neumático al aplicar una carga, es decir, la prueba evaluó la resistencia ofrecida por el neumático a la carga aplicada. La rigidez vertical es la resistencia del neumático a las deformaciones en una dirección a lo largo del radio de la rueda. Dicho parámetro está asociado a la comodidad del neumático y, generalmente, una rigidez vertical elevada se corresponde con un manejo incómodo. Un neumático ideal debería por tanto tener una rigidez lateral alta para otorgar un agarre lateral y, al mismo tiempo, rigidez vertical baja para absorber las irregularidades de la carretera.

La figura 9 muestra la rigidez vertical (medida en kg/mm) del neumático A (intención) y el neumático B (comparativo). Según la figura 9, los dos neumáticos tenían substancialmente la misma rigidez vertical, por tanto la comodidad del neumático A era comparable con la comodidad del neumático B.

e) Rigidez del deslizamiento

El neumático se montó en un buje y se giró contra una rueda de carretera con un eje de rotación paralelo al eje de rotación del neumático. Este neumático se giró a una velocidad de 100 km/h y se aplicó un ángulo de deslizamiento. El ángulo de deslizamiento inicial era igual a 0º y se incrementó progresivamente en \pm 1º según una curva sinusoidal de frecuencia de alrededor de 1 Hz. La prueba se realizó en diferentes cargas verticales (desde 150 a 750 kg) mientras se mantenía el neumático con su presión de inflado nominal. Se proporcionó un sistema computerizado para adquirir los valores de los parámetros medidos (fuerza de deslizamiento, par de apriete auto alienante) durante la prueba. La rigidez de deslizamiento kd depende de la rigidez de la estructura del neumático ks y de la rigidez de la banda de rodadura kn según la siguiente expresión matemática:

2

Las figuras 10, 11 y 12 muestran respectivamente la rigidez de la banda de rodadura del neumático kb, la rigidez de la estructura del neumático ks y la rigidez de deslizamiento kd (medida en Newton/ángulo) con respecto a la carga aplicada (Newton).

Detalladamente, la figura 10 muestra que la rigidez de la banda de rodadura del neumático A es substancialmente igual a la rigidez de la banda de rodadura del neumático B, mientras que la figura 11 muestra que la rigidez de la estructura del neumático ks del neumático A es mayor que la rigidez de la estructura del neumático ka del neumático B.

Por tanto, la figura 12 muestra que la rigidez de deslizamiento kd, y por tanto el agarre lateral del neumático A es mayor que la rigidez del deslizamiento kd, y por tanto el agarre lateral del neumático B.

Pruebas exteriores a) Manejo

Las pruebas de manejo se realizaron en una pista y el conductor de la prueba simuló algunas maniobras características (cambio de carril, entrada en una curva, salida de una curva, por ejemplo) realizadas a velocidad constante, en aceleración y desaceleración. A continuación el conductor de prueba juzgó el comportamiento del neumático y asignó una puntuación según el rendimiento del neumático durante dicha maniobra.

El manejo se divide generalmente en dos tipos (manejo suave y manejo fuerte) según el tipo de maniobra realizada por el conductor de la prueba. El manejo suave hace referencia a la utilización del neumático en condiciones de funcionamiento normales y con un buen agarre transversal. Por el contrario, las pruebas de manejo fuerte describen el comportamiento del neumático al límite de adherencia, por ejemplo, bajo condiciones de conducción extremas. En el último caso, el conductor de la prueba realiza maniobras que un conductor medio puede verse obligado a realizar en caso de circunstancias imprevistas y peligrosas: dirección aguda a una velocidad elevada, cambio de carril repentino para evitar obstáculos, frenado imprevisto y similares.

El vehículo utilizado para las pruebas fue un Ferrari 360 Modena equipado con neumáticos A de la invención y después con los neumáticos comparativos B. los neumáticos estaban equipados con llantas estándar y se inflaron a la presión de funcionamiento normal. Se realizaron dos tipos distintos de pruebas: comportamiento a velocidad normal (manejo suave) y comportamiento al límite de adherencia (manejo fuerte).

En lo que concierne a las pruebas de manejo suaves, el conductor de la prueba valoró: vacío en el centro, que es el retraso y el grado de respuesta del vehículo a ángulos de dirección reducidos; la rapidez de respuesta a la dirección en la entrada de una curva; la progresividad de respuesta a la dirección en una curva, es decir, la capacidad del neumático de mantener el vehículo en una curva con un radio constante sin realizar correcciones en la dirección constantes; realineamiento, que es la capacidad del neumático de permitir al vehículo volver a una trayectoria rectilínea en la salida de una curva con oscilaciones transversales contenidas y amortiguadas.

En lo que concierne a las pruebas de manejo fuerte, el conductor de la prueba evaluó: la fuerza del volante de dirección al girar violentamente; la rapidez de la inserción, que es el comportamiento del neumático en transición en la entrada de una curada tomada a velocidad límite; el nivelado, es decir, el grado de sobredirección o infradirección del vehículo; el rendimiento, es decir, la capacidad del neumático de absorber una transferencia rápida y fuerte de la carga como consecuencia de un cambio de carril repentino sin una deformación excesiva, y por tanto sin poner en peligro la estabilidad y controlabilidad del vehículo; liberación en una curva, que es la capacidad del neumático de amortiguar los efectos de la inestabilidad provocada por la liberación repentina del acelerador durante una curva tomada a velocidad límite; controlabilidad, que es la capacidad del neumático de mantener y/o devolver el vehículo a la trayectoria tras la pérdida de adherencia.

La tabla 2 resume la hoja de puntuación del conductor de la prueba en cuanto a la controlabilidad de los neumáticos. Los resultados de dichas pruebas se expresan mediante una escala de evaluación que representa la opinión subjetiva expresada por el conductor de la prueba a través de un sistema de puntos. Los valores reproducidos en la siguiente tabla representan un valor medio entre aquellos obtenidos en varias sesiones de pruebas (5-6 pruebas, por ejemplo) y proporcionados por varios conductores de las pruebas. Cabe mencionar que la escala de valores va de un mínimo de 4 a un máximo de 9.

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 2

3

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Como se puede apreciar en la tabla 2, el neumático según la invención tiene unas características notablemente mejores comparado con el neumático comparativo.

Por ejemplo el neumático de la presente invención tiene una rapidez y un mantenimiento en carretera altos (especialmente cuando el neumático está montado en el eje de dirección) que se deriva de los puntos de rapidez, progresividad, centrado en curva e infradirección.

Además, el neumático de la presente invención tiene un agarre lateral alto que se deriva de los puntos de realineación, sobredirección, controlabilidad y rendimiento.

El neumático de la invención proporciona satisfactoriamente un alto equilibrio entre los dos ejes del vehículo y por tanto un mejor nivelado de la parte delantera y trasera del vehículo.

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Referencias citadas en la descripción

Esta lista de referencias citadas por el solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este respecto.

Documentos de patente citados en la descripción

\bullet US 20030034108 A [0020]

\bullet US 20010018941 A [0021]

\bullet US 4319621 A [0022]

\bullet US 5581990 A [0055]

\bullet WO 0039385 A [0055]

\bullet EP 461646 A [0128]

Claims (30)

1. Neumático (10; 30; 50; 60), que comprende:

- un par de elementos de refuerzo anulares axialmente separados (14; 33);

- una estructura de carcasa (11; 31) que comprende al menos una tela de carcasa (12, 13; 32; 51, 52) que se extiende entre dichos elementos de refuerzo anulares (14; 33) y que está fijada en porciones de extremo axialmente opuestas (32a) a un respectivo de dichos elementos de refuerzo anulares (14; 33), estando cada porción de extremo axial (32a) enrollada alrededor de dichos elementos de refuerzo anulares (14; 33);

- un par de rellenos de talón (16; 34), estando cada uno de dichos rellenos de talón (16; 34) ubicado radialmente fuera del elemento de refuerzo anular respectivo (14; 33);

- al menos un tejido (17; 40) que envuelve al menos parcialmente el elemento de refuerzo anular (14; 33) y el relleno del talón (16; 34), comprendiendo dicho tejido (17; 40) una pluralidad de elementos de refuerzo alargados substancialmente paralelos entre sí;

- una banda de rodadura (18; 39) que se extiende circunferencialmente alrededor de estructura de carcasa (11; 31);

- una estructura de cintura (20; 36) situada circunferencialmente entre dicha estructura de carcasa (11; 31) y dicha banda de rodadura (18; 39); y

- al menos un par de flancos (19; 38) aplicados a dicha estructura de carcasa (11; 31) en posiciones axialmente opuestas,

caracterizado por el hecho de que dichos elementos de refuerzo alargados del tejido son cables metálicos que comprenden una pluralidad de elementos filiformes, siendo al menos uno de los elementos filiformes un elemento metálico filiforme preformado (200) con un diámetro de entre 0,05 a 0,25 mm.

2. Neumático (10; 30; 50; 60) según la reivindicación 1, en el que los elementos filiformes (200) de dichos elementos de refuerzo alargados están todos preformados.

3. Neumático (10; 30; 50; 60) según la reivindicación 1, en el que dicho al menos un elemento filiforme (200) está preformado con una deformación de tipo coplanar.

4. Neumático (10; 30; 50; 60) según la reivindicación 3, en el que dicho al menos un elemento filiforme (200) está preformado para tener una forma de tipo ondulante.

5. Neumático (10; 30; 50; 60) según la reivindicación 4, en el que dicha forma ondulante es de tipo substancialmente sinusoidal.

6. Neumático (10; 30; 50; 60) según la reivindicación 5, en el que dicha forma substancialmente sinusoidal tiene una longitud de onda (P) de entre 2,5 y 30 mm.

7. Neumático (10; 30; 50; 60) según la reivindicación 5, en el que dicha forma substancialmente sinusoidal tiene una amplitud de onda (H) de entre 0,12 y 1 mm.

8. Neumático (10; 30; 50; 60) según la reivindicación 4, en el que dicha forma ondulante es de tipo helicoidal.

9. Neumático (10; 30; 50; 60) según la reivindicación 1, en el que dicho tejido (17; 40) comprende una porción central (171), que está en contacto con el elemento de refuerzo anular respectivo (14; 33), y dos porciones de pata (172, 173), que se extienden desde los extremos respectivos de la porción central (171) y se acoplan al relleno del talón (16; 34).

10. Neumático (10; 30; 50; 60) según la reivindicación 1, en el que los extremos del tejido (174, 175) están descentrados entre sí.

11. Neumático (50; 60) según la reivindicación 1, que también comprende una tira de fijación (53) que comprende una pluralidad de elementos de refuerzo alargados metálicos substancialmente paralelos.

12. Neumático (50; 60) según la reivindicación 11, en el que dichos elementos de refuerzo alargados comprenden al menos un elemento filiforme preformado (200) con un diámetro de entre 0,05 y 0,25 mm.

13. Neumático (50; 60) según la reivindicación 11, en el que dicho al menos un elemento filiforme (200) de dichos elementos de refuerzo alargados están todos preformados.

14. Neumático (50; 60) según la reivindicación 12, en el que dicho al menos un elemento filiforme (200 está preformado con una deformación de tipo coplanar.

15. Neumático (50; 60) según la reivindicación 12, en el que dicho al menos un elemento filiforme (200) está preformado para tener una forma de tipo ondulante.

16. Neumático (50; 60) según la reivindicación 15, en el que dicha forma ondulante es de un tipo substancialmente sinusoidal.

17. Neumático (50; 60) según la reivindicación 16, en el que dicha forma substancialmente sinusoidal tiene una longitud de onda (P) de entre 2,5 y 30 mm.

18. Neumático (50; 60) según la reivindicación 16, en el que dicha forma substancialmente sinusoidal tiene una amplitud de onda (H) de entre 0,12 y 1 mm.

19. Neumático (50; 60) según la reivindicación 15, en el que dicha forma ondulante es de tipo helicoidal.

20. Neumático (50; 60) según la reivindicación 11, en el que la tira de fijación (53) se encuentra entre el tejido (17; 40) y la al menos una capa de carcasa (51, 52).

21. Neumático (50; 60) según la reivindicación 11, en el que la tira de fijación (53) está situada axialmente externa con respecto a la al menos una capa de la carcasa (51, 52).

22. Neumático (50; 60) según la reivindicación 11, en el que la tira de fijación (53) está colocada axialmente interna con respecto a la al menos una capa de la carcasa (51, 52).

23. Neumático (50; 60) según la reivindicación 11, en el que la tira de fijación (53) está colocada entre dos capas de la carcasa (51, 52).

24. Neumático (10; 30; 50; 60) según la reivindicación 1 u 11, en el que dicho al menos un elemento filiforme metálico (200) consiste en un metal que incluye: acero, aluminio o una aleación de aluminio.

25. Neumático (10; 30; 50; 60) según la reivindicación 1 u 11, en el que dicho al menos un elemento filiforme metálico (200) tiene un revestimiento elegido entre el grupo que comprende: latón, zinc, aleaciones de zinc/manganeso, aleaciones de zinc/cobalto, aleaciones de zinc/cobalto/manganeso.

26. Neumático (10; 30; 50; 60) según la reivindicación 1 u 11, en el que el número de elementos filiformes metálicos (200) está entre 2 y 5.

27. Neumático (10; 30; 50; 60) según la reivindicación 1 u 11, en el que la separación ente los hilos de los elementos filiformes metálicos (200) está entre 2,5 y 25 mm.

28. Neumático (10; 30; 50; 60) según la reivindicación 1 u 11, en el que la densidad de los elementos de refuerzo alargados está comprendida entre 40 cables/dm y 160 cables/dm.

29. Neumático (10; 30; 50; 60) según la reivindicación 1, en el que los elementos de refuerzo alargados están dispuestos en un ángulo respecto al plano radial del neumático entre 15 y 60º.

30. Neumático (10; 30; 50; 60) según la reivindicación 11, en el que los elementos de refuerzo alargados están dispuestos en un ángulo relativo a un plano radial de entre 15º a 70º.