ES2198829T3

ES2198829T3 - Una cubierta neumatica radial.

Info

Publication number: ES2198829T3
Application number: ES99119194T
Authority: ES
Inventors: Yoichi Okamoto
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1996-01-22
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 2004-02-01
Anticipated expiration: 2017-01-22
Also published as: EP1170151A2; EP0976585B1; ES2163096T3; DE69714783T2; ES2182442T3; US6371184B1; EP0976587A2; ES2254293T3; DE69722666D1; EP0976587B1; US6311751B1; US6311750B1; EP0976586B1; JPH09263108A; US5779828A; US6308759B1; EP0785095B1; EP0976586A2; EP0785095A1; US6016859A

Abstract

Un neumático radial, en particular, un neumático radial para servicio severo, comprende una carcasa radial (1) que se extiende de manera toroidal entre un par de núcleos de talón embebidos en un par de porciones de talón, una porción de banda de rodadura (2) y un cinturón (3) superpuesto alrededor de una periferia exterior de la carcasa para reforzar la porción de banda de rodadura, y comprendida por al menos tres capas (3-1, 3-2, 3-3) de cordones vulcanizados, estando cruzados entre sí cordones de dos capas adyacentes (3-2, 3-3) entre dichas capas en un ángulo de cordón agudo respecto a un plano ecuatorial (E) de la cubierta para formar capas de cordón cruzadas, en las que una capa (3-3) de cordón exterior de las capas de cordón cruzadas, en una dirección radial de la cubierta, tiene una anchura más estrecha que la de una capa (3-2) de cordón interior, y al menos un caucho de revestimiento para dicha capa (3-3) de cordón de anchura estrecha, provisto con una cubierta extrema de caucho (24)que cubre cada una de las partes extremas de dicha capa, y al menos una parte exterior y una parte interior de la cubierta de caucho (24) en la dirección radial de la banda de rodadura forma en una dirección perpendicular a los cordones dispuestos en la capa (3-3) de cordón de anchura estrecha, y una altura (H) entre un fondo y un pico de la superficie ondulada en un intervalo de 0,05-0,25 nm.

Description

Una cubierta neumática radial.

Esta invención se refiere a cubiertas neumáticas radiales, y más en particular a una cubierta neumática radial robusta para camiones y autobuses en la cual las grietas que son susceptibles de formarse en una parte extrema de una capa de hilos de un cinturón y el crecimiento de las mismas son reprimidos para impedir que se produzca fallo por desunión debido al crecimiento de las grietas.

Es bien sabido que al aumentar la distancia recorrida por una cubierta neumática radial montada en un vehículo de gran potencia tal como un camión o autobús de pequeño o gran tamaño se forman grietas en un extremo de los hilos de una capa de hilos de pequeña anchura de entre las capas de hilos entrecruzados que tienen distintas anchuras, estando los hilos de dichas capas entrecruzados entre sí a un relativamente pequeño ángulo de oblicuidad de los hilos con respecto a un plano ecuatorial de la cubierta, entre las plurales capas de hilos que constituyen el cinturón. Las grietas que se forman inicialmente son diminutas, formando como un ``picoteo'' del extremo del hilo, pero tal grieta diminuta crece para formar una gran grieta a lo largo del hilo al aumentar la distancia recorrida por la cubierta. Al progresar hasta cierto punto el crecimiento de la grieta, el extremo delantero de la grieta crece hacia un extremo del hilo contiguo, y finalmente las grietas quedan conectadas entre sí prácticamente en toda la periferia de la capa de hilos a lo largo de un borde lateral de la capa de hilos. Si el crecimiento de las grietas avanza hasta este punto, se produce fallo por desunión entre las capas de hilos entrecruzados.

En consecuencia, un período que va desde la aparición de grietas diminutas en los extremos de los hilos hasta el crecimiento de grietas conectadas a lo largo del borde lateral de la capa de hilos en su periferia determina la vida activa de la cubierta hasta que se produce el fallo por desunión del cinturón. Han sido por consiguiente propuestas varias estructuras de la cubierta con las que se pretende prolongar el tiempo de marcha (la distancia recorrida) a pesar de ser inevitable la conexión de las grietas.

La JP-A-4-183605 propone una cubierta neumática radial robusta en la que un caucho amortiguador está dispuesto entre las partes extremas de las capas de hilos de acero entrecruzados segunda y tercera contando desde el flanco de la carcasa en un cinturón que consta de 3 a 4 capas de hilos de acero, y una cara superior de una parte extrema de la tercera capa está cubierta con una capa de caucho que tiene un espesor de no menos de 1,5 mm recubriendo una distancia de no menos de 20 mm desde el extremo de la capa, y la capa de caucho está hecha a base de caucho que tiene una dureza JIS de 65-75 y un módulo de 130-200 kp/cm^{2} para un alargamiento de un 300%.

Además, la JP-A-4-252705 describe una cubierta neumática radial robusta en la que un caucho amortiguador del borde del cinturón está interpuesto entre las partes extremas de dos capas de hilos de acero entrecruzados en un cinturón que consta de cuatro capas de hilos de acero, y tal parte extrema está cubierta con una hoja de caucho que tiene un espesor de 1,0-3,0 mm, y el módulo del 50% de la hoja de caucho es menor que el de un caucho de recubrimiento para la capa de hilos de acero pero mayor que el de un caucho de la banda de rodadura de base. Además, la JP-A-6-320906 propone una cubierta neumática radial robusta en la que un cinturón que consta de cuatro capas de hilos de acero está dispuesto entre un caucho de la banda de rodadura de base de bajo módulo y una carcasa, y un caucho amortiguador está dispuesto entre las partes extremas de las capas de hilos entrecruzados segunda y tercera contando desde el flanco de la carcasa, y la parte extrema está cubierta con una hoja de caucho que tiene un espesor de 0,8-3,3 mm análogamente al caso de la JP-A-4-252705, y además la hoja de caucho tiene una dureza JIS que es menor que las del caucho que se utiliza para las capas de hilos segunda y tercera, y un módulo del 50% que es mayor que el del caucho de la banda de rodadura de base.

Sin embargo, el efecto de reprimir suficientemente el crecimiento de las grietas bajo las severas condiciones de servicio que se dan con una gran carga, con la velocidad de marcha y con factores similares, no puede ser conseguido incluso con cualquiera de las estructuras del cinturón que han sido descritas anteriormente, con lo cual incluso en las cubiertas descritas es susceptible de producirse de manera natural el fallo por desunión del cinturón. Por consiguiente, aunque la cubierta sea recauchutada se produce prematuramente el fallo por desunión del cinturón. A pesar de que este tipo de cubierta neumática radial robusta es particularmente adaptable al recauchutado, incluso al haberse desgastado por completo la cubierta nueva se observa frecuentemente en la parte extrema del cinturón la aparición de grandes grietas que hacen que la cubierta resulte inadecuada para el recauchutado. Por consiguiente hay necesidad de que sea adicionalmente mejorada la resistencia a la formación de grietas y la resistencia al crecimiento de las grietas en la parte extrema del cinturón, y de que por consiguiente sea considerablemente mejorada la resistencia a la desunión del cinturón.

Se llama también la atención sobre la descripción de la FR-A-2671516, que describe una cubierta para altas velocidades y cargas pesadas, y que comprende un para de almas de talón, una carcasa que comprende una pluralidad de capas de hilos dispuestas radialmente que se extienden entre las partes del talón y que están dobladas alrededor de las almas del talón, cada una de las partes dobladas de las capas del talón teniendo un margen terminal, y un cinturón que comprende una pluralidad de capas paralelas de hilo, cada una de las capas de cinturón teniendo unos márgenes terminales, cada uno de los márgenes terminales de al menos una capa de hilo estando forrada en un miembro cobertor de borde formado por una banda delgada de caucho de tal manera que el espaciado de los hilos está entre un cuarto y dos veces el espesor de los hilos de refuerzo. La cubierta es particularmente aplicable para usar como cubierta de ruedas de avión. La misma se refiere, además, a las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Un objetivo de la presente invención es el de aportar una cubierta neumática radial que tenga una vida activa mejorada y en la cual la resistencia a la formación de grietas y la resistencia al crecimiento de las grietas en la parte extrema de la capa de hilos que constituye el cinturón, y particularmente de una capa de hilos de pequeña anchura de entre las capas de hilos entrecruzados, sean suficientemente incrementadas incluso bajo severas condiciones de servicio de la cubierta, siendo al mismo tiempo suficientemente mantenida la función de refuerzo de la rigidez que es inherente al cinturón de la cubierta radial, para que con ello sea mejorada la resistencia a la desunión en una cubierta nueva, y para que sea también mejorada la adaptabilidad al recauchutado.

Según la invención, se aporta una cubierta neumática radial que comprende una carcasa radial que se extiende toroidalmente entre un par de almas de los talones embebidas en un par de partes que constituyen los talones, una parte que constituye la banda de rodadura, y un cinturón superpuesto en torno a la periferia exterior de la carcasa para reforzar la parte que constituye la banda de rodadura, constando dicho cinturón de al menos tres capas de hilos cauchutados, estando los hilos de dos capas adyacentes de hilos de entre dichas capas de hilos, entrecruzados entre sí a un ángulo agudo de oblicuidad de los hilos con respecto al plano ecuatorial de la cubierta para así formar capas de hilos entrecruzados, teniendo la capa exterior de hilos de las capas de hilos entrecruzados en la dirección radial de la cubierta una anchura menor que la de la capa interior de hilos, y estando provista dicha capa de hilos de pequeña anchura con un caucho de cubrimiento del extremo que cubre cada una de las porciones extremas de dicha capa, y al menos una de la parte exterior y una parte interior del caucho de cubrimiento del extremo en la dirección radial de la cubierta configura una forma ondulada en una dirección perpendicular a los hilos dispuestos en la capa de hilos de pequeña anchura, con una altura entre un fondo y una cresta de la superficie ondulada que está dentro de una gama de 0,05-0,25 mm.

En este caso, la cresta de la forma ondulada corresponde sustancialmente con la posición de la línea de eje central del hilo embebido en la capa de hilos de pequeña anchura, al propio tiempo que el fondo de la forma ondulada corresponde sustancialmente con una posición central entre hilos mutuamente contiguos. Además, una amplitud de la superficie ondulada en el caucho de cubrimiento del extremo queda preferentemente dentro de una gama de 0,07-0,20 mm.

A fin de incrementar adicionalmente el efecto de la invención, es deseable que un caucho de amortiguación inferior del cinturón esté dispuesto entre la carcasa y una parte extrema de la capa de hilos que es adyacente a la carcasa, y que dicho caucho de amortiguación inferior del cinturón tenga un módulo del 100% que corresponda a 0,3-0,7 veces el módulo del 100% de un caucho de recubrimiento para dicha capa de hilos, y/o que sea utilizado hilo de fibra orgánica o hilo de acero en la capa de hilos de pequeña anchura de entre las capas de hilos entrecruzados, y que sea desigual la distancia entre los hilos en una determinada cuenta de hilos.

Se describe a continuación más ampliamente la invención haciendo referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales:

La Fig. 1 es una vista en sección de la mitad izquierda de una parte principal de una primera realización de una cubierta neumática radial robusta que, sin embargo, no es según la invención de esta solicitud,

la Fig. 2 es una vista parcial ampliada de la parte principal que está ilustrada en la Fig. 1;

la Fig. 3 es una vista en perspectiva desarrollada y parcial que ilustra un grupo de hilos dispuestos en una capa de hilos de pequeña anchura;

la Fig. 4 es una vista en sección de la mitad izquierda de una parte principal de una segunda realización de una cubierta neumática radial robusta que, sin embargo, no es según la invención de esta solicitud;

la Fig. 5 es una vista en sección esquemática ampliada, en una dirección perpendicular a hilos dispuestos en una parte extrema de una capa de hilos de pequeña anchura, en una realización de una cubierta de neumático radial para condiciones pesadas de acuerdo con la presente invención.

la Fig.6 es una vista esquemática parcial en sección perpendicular a una dirección de hilos dispuestos en la capa de hilos de pequeña anchura;

la Fig.7 es una vista esquemática que ilustra un esfuerzo de deformación por cizallamiento que actúa en los extremos de los hilos;

la Fig. 8 es un gráfico que ilustra una relación existente entre la longitud de la grieta, la resistencia a la rodadura y la relación de módulos; y

la Fig. 9 es una vista esquemática que ilustra las grietas que se forman en una parte extrema de los hilos de una capa de hilos de pequeña anchura.

En las realizaciones de las Figs. 1 y 4, que muestran las secciones de las mitades izquierdas de sus partes principales con respecto a un plano ecuatorial E de la cubierta, una carcasa radial 1 se extiende toroidalmente entre un par de almas de los talones (no ilustradas) embebidas en un par de partes que constituyen los talones (no ilustradas) y está provista sobre su periferia exterior de un cinturón 3 que refuerza una parte 2 que constituye la banda de rodadura. Por otra parte, un caucho 2 de la banda de rodadura ilustrado en cada una de las realizaciones anteriormente mencionadas tiene una estructura formada por dos capas que son la de un caucho 2tc de la capa superior y la de un caucho de base 2tb.

El cinturón 3 consta de al menos tres capas de hilos cauchutados. En las realizaciones ilustradas, el cinturón 3 consta de cuatro capas de hilos cauchutados 3-1, 3-2, 3-3 y 3-4 vistas por orden desde el flanco de la carcasa radial 1. De entre estas capas de hilos 3-1 a 3-4, dos capas de hilos contiguas 3-2 y 3-3 forman capas de hilos entrecruzados en las cuales los hilos de las dos capas están entrecruzados entre sí a un ángulo agudo de no más de 90º definido entre los hilos de las capas con respecto al plano ecuatorial E de la cubierta. El ángulo de entrecruzamiento de los hilos está preferiblemente situado dentro de una gama de ángulos de 30-50º a fin de que pueda ser satisfactoriamente desempeñada la función del cinturón 3. En otras palabras, es deseable que los hilos de cada una de las capas de hilos entrecruzados 3-2 y 3-3 tengan un ángulo de oblicuidad de 15-25º con respecto al plano ecuatorial E. A pesar de que en cada una de las realizaciones anteriormente mencionadas existe un conjunto de capas de hilos entrecruzados, el cinturón 3 puede incluir dos o más conjuntos de capas de hilos entrecruzados.

Con respecto al cinturón 3 que tiene la estructura anteriormente descrita, la anchura de la capa de hilos 3-3 que está situada hacia el exterior en la dirección radial de la cubierta de entre las capas de hilos entrecruzados 3-2 y 3-3 es menor que la de la capa de hilos 3-2, con lo que los extremos de las capas de hilos entrecruzados 3-2 y 3-3 forman una diferencia en escalón tal como se muestra en sección en cada dibujo. Por otra parte, la anchura de cada una de las capas de hilos que constituyen el cinturón está dividida sustancialmente en partes iguales con respecto al plano ecuatorial E.

Las realizaciones de las figuras 1-4 muestran unas cubiertas que, sin embargo, no están de acuerdo con la invención de esta solicitud.

En las Figs. 1 y 2, la capa de hilos de pequeña anchura 3-3 está provista de un caucho 4 de cubrimiento del extremo que cubre la parte extrema de la capa. El caucho 4 de cubrimiento del extremo que está ilustrado en las Figs. 1 y 2 cubre la parte extrema de la capa 3-3 abarcando una región que va desde una cara interior en la dirección radial de la cubierta y en torno al extremo hasta una cara exterior de dicha capa. Por otro lado, el caucho 4 de cubrimiento del extremo que está ilustrado en la Fig. 4 cubre solamente la cara interior de la parte extrema en la dirección radial.

El caucho 4 de cubrimiento del extremo tiene un módulo del 100% M_{4} (kp/cm^{2}) que es mayor que un módulo del 100% Mx' de un caucho de recubrimiento para la capa de hilos de pequeña anchura 3-3. Más en particular, es deseable que el módulo del 100% M_{4} esté situado dentro de una gama de valores de 1,2-4,0 veces el módulo del 100% Mx' del caucho de recubrimiento para la capa de hilos de pequeña anchura 3-3.

En cada una de las realizaciones anteriormente mencionadas, las capas de hilos entrecruzados 3-2 y 3-3 están provistas de un caucho amortiguador de espaciamiento 5 que separa las partes extremas de estas capas una de otra en mayor medida que la que corresponde a un espesor t del caucho 4 de cubrimiento del extremo. El caucho amortiguador de espaciamiento 5 tiene un módulo del 100% M_{5} que es menor que un módulo del 100% Mx de un caucho de recubrimiento para las capas de hilos entrecruzados 3-2 y 3-3. Más en particular, es deseable que el módulo del 100% M_{5} esté situado dentro de una gama de valores de no más de 0,95 veces, y más preferiblemente de 0,5-0,9 veces el módulo del 100% Mx del caucho de recubrimiento para las capas de hilos entrecruzados 3-2 y 3-3. Además, si el cinturón incluye dos o más conjuntos de capas de hilos entrecruzados, el caucho 4 de cubrimiento del extremo y el caucho amortiguador de espaciamiento 5 están aplicados a una capa de hilos de pequeña anchura que tiene al menos una anchura máxima entre las capas de hilos de pequeña anchura.

Haciendo referencia a la Fig. 2, es ventajoso que el módulo del 100% M_{5} del caucho amortiguador de espaciamiento 5 satisfaga una relación de M_{5} \leq Mx - (M_{4} - Mx) x (G_{4E}/G_{5E}) con respecto a una medida interior G_{4E} del caucho 4 de cubrimiento del extremo en el extremo de la capa de hilos de pequeña anchura 3-3 en la dirección radial, a una medida G_{5E} del caucho amortiguador de espaciamiento 5 existente sobre una línea vertical VL trazada desde el extremo de la capa 3-3 hasta la capa interior de hilos 3-2 de las capas de hilos entrecruzados, al módulo del 100% M_{4} del caucho 4 de cubrimiento del extremo, y al módulo del 100% Mx del caucho de recubrimiento para las capas de hilos entrecruzados 3-2 y 3-3.

Haciendo referencia a la Fig. 3, ambas esquinas de cada extremo de hilo C_{3E} de un grupo de hilos C_{3} (están ilustrados en la Fig. 3 solamente tres hilos) dispuesto en la capa de hilos de pequeña anchura 3-3 forman un ángulo obtuso y un ángulo agudo en su vista en planta desarrollada, y cada extremo de hilo C_{3E} está sustancialmente situado sobre una línea recta EL. Es deseable que la anchura w del caucho 4 de cubrimiento del extremo satisfaga una relación de w \geq (50 mm/N) x sen \theta con respecto a un ángulo de oblicuidad \theta definido entre una línea normal HL trazada desde cualquier esquina de un extremo C_{3E} de un determinado hilo C_{3} hasta un eje geométrico central X_{3} de otro hilo C_{3} adyacente al mismo y la línea recta EL y con respecto a una cuenta de hilos N de los hilos C_{3} por cada 50 mm medida en una dirección de la línea normal HL. Sin embargo, el extremo del caucho 4 de cubrimiento del extremo que tiene la anchura w en el interior de la cubierta termina en una región en la que está dispuesto el caucho amortiguador de espaciamiento 5. Además, el símbolo Rc corresponde a un caucho de recubrimiento para el hilo C_{3} de la capa de hilos de pequeña anchura 3-3.

A continuación se describirá la presente invención con referencia a la realización de la figura 5.

En dicha figura 5 se muestra ampliadamente una sección de la parte extrema de la capa de hilos de pequeña anchura 3-3 en una dirección perpendicular a los hilos C_{3} de esta capa. Como se aprecia por la figura 5, hay un caucho 24 de cubrimiento del extremo que forma una onda al menos en uno de los costados interior y exterior en la dirección radial (en ambos lados según la realización ilustrada). Una altura H entre un fondo y una cresta de la forma ondulada está dentro de la gama de 0,05-0,25 mm, preferiblemente 0,07-0,20 mm. Esta onda particular se puede formar mediante presionado de una capa cauchutada de hilos sin curar desde ambos costados de la misma por medio de un rodillo peinador similar a un rodillo peinador de alinear muchos hilos justamente antes del cubrimiento con caucho en la producción de un miembro inicial no curado para la capa de hilos de pequeña anchura a través de un rodillo de calandria, o bien aclarando una medida de un caucho de cubrimiento no curado en la medida en tanto que sea posible. En el último método, sin embargo, la medida del caucho de cubrimiento es demasiado delgado y de ahí que el hilo pueda quedar al desnudo en el caucho de recubrimiento y producir una desunión en la porción de hilo expuesto, de modo que la medida del caucho de cubrimiento se debería restringir a un punto en que el hilo no quede al desnudo en el caucho de cubrimiento.

En las cubiertas que comprenden las capas de hilos entrecruzados 3-2 y 3-3 en las Figs. 1-5, es deseable que un caucho 9 de amortiguación inferior del cinturón esté dispuesto entre la carcasa 1 y la parte extrema de la capa de hilos 3-1 del cinturón 3 que está situada más cerca de la carcasa 1. En este caso, es preferible que un módulo del 100% M_{9} del caucho 9 esté situado dentro de una gama de valores de 0,3-0,7 veces el módulo del 100% Mx`` de un caucho de recubrimiento para la capa de hilos 3-1. Además, una relación mutua de los módulos del 100% de los cauchos de recubrimiento para las capas de hilos 3-1 a 3-3 que constituyen el cinturón 3 puede ser la de Mx'' = Mx' = Mx o la de Mx''\cup Mx'\cup Mx.

Además, en calidad del hilo de la capa de hilos de pequeña anchura es preferible utilizar hilos de acero o hilos de fibra orgánica tales como hilos de fibra de aramida o similares. En este caso, es deseable que los hilos C_{3} estén dispuestos a distancias desiguales en una sección perpendicular a la dirección en la que quedan dispuestos los hilos, tal como se muestra en la Figura 6.

Es bien sabido que la velocidad de crecimiento de las grietas que son susceptibles de producirse en la parte extrema de la capa de hilos de pequeña anchura 3-3 en las capas de hilos entrecruzados 3-2 y 3-3 es ocasionada por dos clases de esfuerzos de deformación por cizallamiento que son producidos debido a la deformación que tiene lugar al ser establecido el contacto con el piso. De entre estos esfuerzos de deformación, un primer esfuerzo es un esfuerzo de deformación por cizallamiento \gamma_{st} que actúa entre el hilo y el caucho de recubrimiento a lo largo de la dirección en que están dispuestos los hilos en una etapa de ''picoteo`` que se produce en el extremo del hilo. Como resultado de ello, la grieta crece en el caucho de recubrimiento que rodea el hilo a lo largo de la dirección en la que están dispuestos los hilos.

Un segundo esfuerzo de deformación es un esfuerzo de deformación por cizallamiento interlaminar \gamma_{23} que actúa entre la parte extrema de la capa de hilos de pequeña anchura 3-3 y la capa de hilos 3-2 en las inmediaciones del extremo C_{3E} del hilo C_{3}. El esfuerzo de deformación por cizallamiento interlaminar \gamma_{23} da lugar principalmente al crecimiento de la grieta a lo largo del hilo ocasionando una desunión interlaminar, y controla entonces la velocidad de crecimiento de la desunión interlaminar. Los comportamientos de estos esfuerzos de deformación por cizallamiento \gamma_{st} y \gamma_{23} están ilustrados en las Figs. 7(a) y (b). La Fig. 7(a) es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente tan sólo los hilos C_{2}, C_{3} tomados de las partes extremas de las capas de hilos entrecruzados 3-2 y 3-3, mientras que la Fig. 7(b) es una vista en planta de los hilos C_{2} y C_{3}.

Como se muestra en la Fig. 7(b), el esfuerzo de deformación por cizallamiento \gamma_{st} es ocasionado por el esfuerzo de deformación por cizallamiento en el plano LC del caucho que está situado junto al extremo de la capa de hilos 3-3. A fin de reprimir el crecimiento de las grietas y de evitar que se produzca fallo por desunión, por consiguiente, es necesario reducir simultáneamente el esfuerzo de deformación por cizallamiento interlaminar \gamma_{23} y el esfuerzo de deformación por cizallamiento en el plano LC. A continuación se describirá la reducción de ambos esfuerzos de deformación por cizallamiento \gamma_{23} y LC.

Primeramente se mencionan las conclusiones siguientes:

(1) Si el módulo del 100% M_{4} del caucho 4 de cubrimiento del extremo es ajustado para que sea mayor que el módulo del 100% Mx' del caucho de recubrimiento para la capa de hilos 3-3, el esfuerzo de deformación por cizallamiento LC tiende a disminuir y el esfuerzo de deformación por cizallamiento interlaminar \gamma_{23} tiende a aumentar;

(2) Si el módulo del 100% M_{5} del caucho amortiguador de espaciamiento 5 que está al menos situado hacia el exterior desde el extremo de la capa de hilos 3-3 es ajustado para que sea menor que el módulo del 100% Mx' del caucho de recubrimiento para la capa de hilos 3-3, tienden a disminuir tanto el esfuerzo de deformación por cizallamiento LC como el esfuerzo de deformación por cizallamiento interlaminar \gamma_{23};

(3) Si el módulo del 100% M_{9} del caucho 9 de amortiguación inferior del cinturón está situado dentro de una gama de valores de 0,3-0,7 veces el módulo del 100% Mx'' del caucho de recubrimiento para la capa de hilos 3-1, tienden a disminuir tanto el esfuerzo de deformación por cizallamiento LC como el esfuerzo de deformación por cizallamiento interlaminar \gamma_{23}.

Los anteriores puntos (1)-(3) desarrollan sus efectos individualmente, pero la tendencia del esfuerzo de deformación por cizallamiento interlaminar \gamma_{23} a aumentar en el punto (1) es indeseable, por lo que es necesario combinar el punto (1) con el punto (2). En tal combinación, si el módulo del 100% M_{4} es de no menos de 1,2 x Mx' y si el módulo del 100% M_{5} es de no más de 0,95 x Mx', es posible reprimir la tendencia del esfuerzo de deformación por cizallamiento interlaminar \gamma_{23} a aumentar, y reprimir adicionalmente el esfuerzo de deformación por cizallamiento LC.

Además, la combinación de los puntos (1) y (2) contribuye no tan sólo a la disminución del esfuerzo de deformación por cizallamiento LC, sino también a la eficaz represión del esfuerzo de deformación por cizallamiento interlaminar \gamma_{23} si los módulos del 100% M_{4}, M_{5} y Mx y la medida G_{4E} del caucho 4 de cubrimiento del extremo y la medida G_{5E} del caucho amortiguador de espaciamiento 5 son ajustados adecuadamente para establecer una relación de

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M_{5} \leq Mx - (M_{4} - Mx) x (G_{4E}/G_{5E}).

Con respecto a la disminución del esfuerzo de deformación por cizallamiento en el plano LC en los anteriores puntos (1)-(3), son de aplicación las consideraciones siguientes:

En el punto (1), el efecto de reprimir la deformación en el plano del caucho situado junto al extremo de la capa de hilos 3-3 es obtenido a base de cubrir la parte extrema de la capa de hilos 3-3 con un caucho de alto módulo, mientras que con respecto al esfuerzo de deformación del caucho entre las capas de hilos 3-2 y 3-3 en el punto (2) el esfuerzo de deformación por cizallamiento LC y el esfuerzo de deformación por cizallamiento interlaminar \gamma_{23} son disminuidos a base de ajustar el módulo del 100% M_{5} del caucho amortiguador de espaciamiento 5 a un valor menor.

En el punto (3), el módulo del 100% M_{9} del caucho 9 de amortiguación inferior del cinturón es grande, con lo que aumenta la rigidez entre la carcasa 1 y la capa de hilos 3-1, y por consiguiente el sometimiento a tracción de las capas de hilos entrecruzados 3-2 y 3-3 es disminuido por tal incremento de la rigidez, y el desplazamiento relativo de cada capa de hilos en la dirección circunferencial bajo carga es reducido, haciendo así que disminuyan tanto el esfuerzo de deformación por cizallamiento LC como el esfuerzo de deformación por cizallamiento interlaminar \gamma_{23}, mientras que aumenta la pérdida de energía debida al esfuerzo de deformación por cizallamiento entre la carcasa 1 y la capa de hilos 3-1, lo cual no puede ser ignorado porque el volumen ocupado por el caucho 9 de amortiguación inferior del cinturón es grande. Esto es contrario a la reciente demanda de una reducción adicional del consumo de combustible, por lo cual es preferible que el módulo del 100% M_{9} esté situado dentro de una gama de valores de 0,3-0,7 veces el módulo del 100% Mx'', como se muestra en la Fig. 8, a fin de alcanzar un equilibrio entre el esfuerzo de deformación y el bajo consumo de combustible (baja resistencia a la rodadura).

En la Fig. 8, la abscisa es un valor de la relación de módulos M_{9}/Mx'', y la ordenada izquierda es un valor (índice) de la longitud de la grieta K_{L}, y la ordenada derecha es un valor (índice) de la resistencia a la rodadura R.R. Como puede verse por la Fig. 8, la longitud de la grieta K_{L} y la resistencia a la rodadura R.R guardan entre sí una relación conflictiva.

Se describe a continuación la represión y reducción del esfuerzo de deformación por cizallamiento \gamma_{23} propiamente dicho.

Haciendo referencia a la Fig. 9, que muestra un grupo de hilos C_{3} en una vista desarrollada similar a la de la Fig. 3, las grietas K que son creadas en las inmediaciones de cada extremo C_{3E} de los hilos C_{3} debido a la acción del esfuerzo de deformación por cizallamiento \gamma_{st} crecen frecuentemente formando una serie de grietas K al ir teniendo lugar la rodadura de la cubierta. En este caso, la situación de las grietas K que se conectan entre sí entre los hilos C_{3} mutuamente contiguos tiende a coincidir sustancialmente con una línea normal HL trazada desde una esquina obtusa del extremo C_{3E} del hilo C_{3} sobre otro hilo C_{3} contiguo incluso si dicha situación está próxima al exterior de la cubierta.

Una distancia w_{m} entre la línea recta EL y una línea recta WL (en una vista desarrollada) que une los extremos del trazado de la interconexión de las grietas K entre los hilos C_{3} mutuamente contiguos es una anchura mínima w del caucho 4 de cubrimiento del extremo, con lo cual cuando la anchura w del caucho 4 de cubrimiento del extremo es ajustada para que sea de no menos de (50 mm/N) x sen \theta, la región de crecimiento de la grieta K producida por el esfuerzo de deformación por cizallamiento \gamma_{st} es transformada en una región de reducción del esfuerzo de deformación por cizallamiento \gamma_{st}, con lo cual puede ser reprimido el crecimiento de la grieta K.

Cuando se forma una onda en al menos un costado del caucho 24 de recubrimiento del extremo en la dirección radial (véase la figura 5 en ambos lados de la realización ilustrada), o cuando el caucho 24 de recubrimiento del extremo cae entre los hilos C_{3} a fin de transformar la altura H entre un fondo y una cresta de la superficie ondulada en una gama de 0,05-0,25 mm, preferiblemente 0,07-0,20 mm, el efecto de reducir el esfuerzo de deformación por cizallamiento \gamma_{st} se puede desarrollar eficazmente.

Además de los efectos anteriormente mencionados, se hace que sea desigual en conjunto la distancia entre los hilos C_{3} embebidos en la capa de hilos de pequeña anchura 3-3, lo cual contribuye a reducir el esfuerzo de deformación por cizallamiento \gamma_{st}, el esfuerzo de deformación por cizallamiento en el plano LC y el esfuerzo de deformación por cizallamiento interlaminar \gamma_{23}, y sirve para prolongar el tiempo de conexión de las grietas K (tiempo de marcha).

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Los ejemplos siguientes se dan a efectos de ilustrar la invención, y no pretenden constituir limitaciones de la misma.

Se aportan unas cubiertas de capa radial para camiones y autobuses que tienen unas dimensiones de la cubierta de 10,00R20 y una estructura como la que se muestra en las Figs. 1-5, en cuyas cubiertas la carcasa 1 es una sola capa de hilos de acero cauchutados de disposición radial, y el cinturón 3 consta de cuatro capas cauchutadas que contienen cada una hilos de acero de una estructura de 3x0,20+6x0,36. En el cinturón 3, una primera capa de hilos 3-1 tiene una anchura de 160 mm, una segunda capa de hilos 3-2 tiene una anchura de 185 mm, y una tercera capa de hilos 3-3 tiene una anchura de 160 mm, y una cuarta capa de hilos 3-4 tiene una anchura de 80 mm, mientras que un ángulo de oblicuidad de los hilos de cada capa de hilos con respecto al plano ecuatorial E de la cubierta es de R52º, R18º, L18º y L18º en el orden de la primera a la cuarta capa (R significa hacia arriba hacia la derecha, y L significa hacia arriba hacia la izquierda). Por consiguiente, las capas de hilos entrecruzados son las capas de hilos segunda y tercera.

La invención es también aplicable a las capas de hilos tercera y cuarta en caso de que las direcciones de la oblicuidad de los hilos de las capas de hilos primera a cuarta en el cinturón 3 sean R, R, L y R en este orden para así formar capas de hilos entrecruzados entre las capas de hilos segunda y tercera y entre las capas de hilos tercera y cuarta, haciéndose entonces más pequeñas las anchuras de las capas de hilos según se va por orden de la segunda capa de hilos a la cuarta capa de hilos. Por otra parte, las direcciones de la oblicuidad de los hilos R, L pueden ser sustituidas unas por otras.

Las cubiertas anteriormente mencionadas que tienen la estructura común se dividen en tres grupos que comprenden del Grupo 1 al Grupo 3. Se indican en las respectivas Tablas las dimensiones y los resultados de los ensayos de cada grupo. Además, es respectivamente aplicado a los Ejemplos, a los Ejemplos Comparativos y al Ejemplo Convencional en cada grupo un caucho 9 de amortiguación inferior del cinturón que tiene un módulo del 100% M_{9} de 23 kp/cm^{2}.

En el Grupo 1 se fabrican cubiertas de los Ejemplos 1-12 según las Figs. 1-3 y del Ejemplo 13 según la Fig. 6 junto con cubiertas de los Ejemplos Comparativos 1-7 y con una cubierta convencional. En la cubierta del Ejemplo 13, los hilos de la capa de hilos 3-3 son divididos en muchos manojos que contienen cada uno tres hilos, y los respectivos manojos son separados unos de otros. Las cubiertas de los Ejemplos 1-13 no son, sin embargo, según la invención de esta solicitud.

En todos los ejemplos, los ejemplos comparativos y el ejemplo convencional es utilizado como caucho de recubrimiento para las capas de hilos 3-1 a 3-4 que constituyen el cinturón un caucho que tiene la misma composición y el mismo módulo del 100% Mx. En cada cubierta, la cuenta de hilos N por cada 50 mm de la capa de hilos de pequeña anchura 3-3 es de 24 hilos, y el ángulo de oblicuidad \theta entre la línea normal HL del hilo C_{3} y la línea recta EL (véase la Fig. 3) es de 72º, con lo cual el valor de (50 mm/N) x sen \theta es de 1,98. Están indicados en las Tablas 1-3 los valores de los módulos del 100%, de la relación de módulos, de las medidas G_{4E} y G_{5E}, de w y de Mx - (M_{4} - Mx) x (G_{4E}/G_{5E}) de estos ejemplos.

TABLA 1

Aspectos	Ejemplo	Ejemplos
	Convencional	1	2	3	4	5	6
Módulo	M_{X}	60	60	60	60	60	60	60
del 100%	M_{4}	60	72	80	90	100	80	80
(kp/cm^{2})	M_{5}	60	50	50	50	50	56	53
Relación de	M_{4}/M_{X}	1,00	1,20	1,33	1,50	1,67	1,33	1,33
módulos	M_{5}/M_{X}	1,00	0,83	0,83	0,83	0,83	0,93	0,88
Medida	G_{4E} (mm)	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
	G_{5E} (mm)	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
M_{X}-(M_{4}-M_{X}) (G_{4E}/G_{5E})	60	58	56	54	52	56	56

TABLA 1 (continuación)

Aspectos	Ejemplo	Ejemplos
	Convencional	1	2	3	4	5	6
Anchura del caucho	15	15	15	15	15	15	15
de cubrimiento del
extremo w (mm)
Resultados	forma de	desunión	como de	como de	como de	como de	como de	como de
del ensayo	la avería	parcial en la	picoteo	picoteo	picoteo	picoteo	picoteo	picoteo
		circunferencia
	longitud de	100	80	76	72	68	80	78
	la grieta
	(índice)

TABLA 2

Aspectos	Ejemplo	Ejemplos
	Convencional	7	8	9	10	11	12	13
Módulo	M_{X}	60	60	60	60	60	60	60	60
del 100%	M_{4}	60	80	80	80	80	80	80	80
(kp/cm^{2})	M_{5}	60	56	56	56	56	56	56	56
Relación de	M_{4}/M_{X}	1,00	1,33	1,33	1,33	1,33	1,33	1,33	1,33
módulos	M_{5}/M_{X}	1,00	0,93	0,93	0,93	0,93	0,93	0,93	0,93
Medida	G_{4E} (mm)	0,5	0,3	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
	G_{5E} (mm)	2,5	2,5	3,0	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
M_{X}-(M_{4}-M_{X}) (G_{4E}/G_{5E})	60	58	57	56	56	56	56	56
Anchura del caucho	15	15	15	2	5	10	20	15
de cubrimiento del
extremo w (mm)
Resultados	forma de	desunión	como	como	como	como	como	como	como
del ensayo	la avería	parcial en la	de	de	de	de	de	de	de
		circunferencia	picoteo	picoteo	picoteo	picoteo	picoteo	picoteo	picoteo
	longitud	100	84	82	86	82	80	80	70
	de la
	grieta
	(índice)

TABLA 3

Aspectos	Ejemplos comparativos
	1	2	3	4	5	6	7
Módulo	M_{x}	56	80	56	80	60	60	60
del 100%	M_{4}	80	60	60	56	56	68	80
(kp/cm^{2})	M_{5}	60	56	80	60	80	50	56
Relación de	M_{4}/M_{x}	1,43	0,75	1,07	0,70	0,93	1,13	1,33
módulos	M_{5}/M_{x}	1,07	0,70	1,43	0,75	1,33	0,83	0,93
Medida	G_{4E} (mm)	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
	G_{5E} (mm)	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
M_{x}-(M_{4}-M_{x}) (G_{4E}/G_{5E})	51	84	55	85	61	58	56
Anchura del caucho	15	15	15	15	15	15	1
de cubrimiento del
extremo w (mm)
Resultados	forma de	desunión	desunión	desunión	desunión	desunión	desunión	desunión
del ensayo	la avería	parcial en	parcial en	total en	parcial en	total en	parcial en	parcial en
		la circun-	la circun-	la circun-	la circun-	la circun-	la circun-	la circun-
		ferencia	ferencia	ferencia	ferencia	ferencia	ferencia	ferencia
	longitud de	105	120	190	125	195	95	100
	la grieta
	(índice)

En el Grupo 2 son producidas las cubiertas de los Ejemplos 14-16 según la Fig. 4 y sobre la base de la cubierta del Ejemplo 5, junto con las cubiertas de los Ejemplos Comparativos 8-12 y con una cubierta convencional. En estas cubiertas, el caucho 4 de cubrimiento del extremo es dispuesto de forma tal que cubre la superficie de la parte extrema de una cara (la interior en la dirección radial) de la capa de hilos de pequeña anchura que está encarada al caucho amortiguador de espaciamiento 5, y se prolonga hasta más allá de la parte extrema hacia el exterior de la cubierta, y en calidad de los cauchos 4 y 5 y del caucho de recubrimiento para las capas de hilos 3-1 a 3-4 del cinturón es utilizado un caucho que tiene la misma composición. Están indicados en la Tabla 4 los valores de los módulos del 100% M_{4}, M_{5} y Mx. Las cubiertas de los Ejemplos 14-16 no corresponden, sin embargo, a la invención de esta solicitud.

TABLA 4

Aspectos	Ejemplos	Ejemplos comparativos	Ejemplo
									conven-
	14	15	16	8	9	10	11	12	cional
Módulo	M_{x}	80	90	100	80	70	60	56	56	60
del 100%	M_{4}	56	56	56	60	80	56	80	60	60
(kp/cm^{2})	M_{5}	60	60	60	56	56	80	60	80	60

TABLA 4 (continuación)

Aspectos	Ejemplos	Ejemplos comparativos	Ejemplo
									conven-
	14	15	16	8	9	10	11	12	cional
Resultados	Forma de	como	como	como	des-	des-	des-	des-	des-	des-
del ensayo	la avería	de	de	de	unión	unión	unión	unión	unión	unión
		picoteo	picoteo	picoteo	parcial	total	parcial	total	parcial	parcial
					en la	en la	en la	en la	en la	en la
					circun-	circun-	circun-	circun-	circun-	circun-
					feren-	feren-	feren-	feren-	feren-	feren-
					cia	cia	cia	cia	cia	cia
	longitud	85	82	80	103	160	115	165	120	100
	de la
	grieta
	(índice)

En el Grupo 3, las cubiertas de los Ejemplos 17-19 provistas de un caucho 24 de recubrimiento del extremo ondulado para la capa de hilos de anchura pequeña 3-3 están producidas de acuerdo con la figura 5 en la base del Ejemplo 5 junto con cubiertas de los Ejemplos Comparativos 13 y 14, provistos de un caucho de cubrimiento del extremo ondulado que tiene una altura H entre un fondo y una cresta de la superficie ondulada distinta de la de aquellos ejemplos. La altura H (mm) de la forma ondulada de esas cubiertas se muestra en la Tabla 5.

TABLA 5

Conceptos	Ejemplos	Ejemplos comparativos
	17	18	19	13	14
Altura de la forma de onda H (mm)	0,07	0,15	0,20	0,0	0,3
Resultados	forma de la avería	como de	como de	como de	como de	como de
del ensayo		picoteo	picoteo	picoteo	picoteo	picoteo
	longitud de la
	grieta (índice)	92	85	89	100	96

Cada cubierta de los Ejemplos 1-16 y 17-19, de los Ejemplos Comparativos 1-12 y 13-14 y de los Ejemplos Convencionales de los Grupos 1 y 2 es montada sobre un tambor de una máquina de pruebas bajo unas condiciones de una presión interna de 7,00 kp/cm^{2} y una carga de 2600 kp, y se la hace rodar a una velocidad de 60 km/h recorriendo una distancia de 100.000 km, y a continuación se la retira de la máquina de pruebas. Entonces la cubierta es cortada para medir la longitud de la grieta que haya crecido más de entre las grietas creadas en la parte extrema del cinturón 3. Tal grieta es creada en la parte extrema de la tercera capa de hilos en todas las cubiertas. La longitud de grieta es un promedio de los valores medidos en 30 puntos situados a intervalos prácticamente iguales en la circunferencia de la cubierta, y queda representada por un índice sobre la base de que el índice del ejemplo convencional o ejemplo comparativo es de 100. Cuanto menor es el índice, tanto mejor es la propiedad de reprimir la aparición de grietas. Los resultados de los ensayos están también indicados en las Tablas 1-4 y 5 como ``forma de la avería'' y longitud de grieta (índice).

Dentro del concepto de la ``forma de la avería'', la desunión significa desunión interlaminar entre la capa de hilos de pequeña anchura 3-3 y la capa de hilos 3-2, y la expresión ``desunión parcial en la circunferencia (o desunión parcial)'' significa que la desunión es parcialmente creada dentro de la circunferencia, y la expresión ``como de picoteo'' significa que la avería en el extremo de la capa de hilos de pequeña anchura queda reprimida quedando limitada a una avería del tipo de un picoteo.

\newpage

Como se aprecia por las Tablas 1-5, en las cubiertas de los Ejemplos 1-19 no se produce una desunión parcial y la longitud de la grieta se ve considerablemente reducida, con lo cual dichas cubiertas son considerablemente superiores a las cubiertas de los ejemplos comparativos y de los ejemplos convencionales en cuanto a la resistencia al crecimiento de las grietas y a la resistencia a la desunión.

Como se ha mencionado anteriormente, según la invención la aparición y el crecimiento de las grietas que son susceptibles de formarse en las partes extremas de las capas de hilos entrecruzados son ventajosamente reprimidos a base de racionalizar la distribución de los módulos del 100% entre los cauchos de recubrimiento para las capas de hilos entrecruzados del cinturón y el caucho situado en las inmediaciones de la parte extrema de estas capas, o además a base de disponer un nuevo miembro de caucho sobre las partes extremas de las capas de hilos entrecruzados y de incrementar ligeramente la anchura del caucho de recubrimiento para la capa de hilos de pequeña anchura sin ocasionar inconveniente alguno en la estructura del cinturón propiamente dicho, siendo con ello posible mejorar en gran medida la resistencia del cinturón a la desunión. Como resultado de ello, la invención puede aportar cubiertas neumáticas radiales robustas que no tan sólo son capaces de alcanzar una larga vida activa como producto nuevo, sino que son asimismo suficientemente adaptables a recauchutados repetidos.

Claims

1. Cubierta neumática radial que comprende una carcasa radial (1) que se extiende toroidalmente entre un par de almas de los talones embebidas en un par de partes que constituyen los talones, una parte (2) que constituye la banda de rodadura, y un cinturón (3) superpuesto en torno a la periferia exterior de la carcasa para reforzar la parte que constituye la banda de rodadura, constando dicho cinturón de al menos tres capas de hilos cauchutados (3-1, 3-2,

\break

3-3), estando los hilos de dos capas adyacentes de hilos (3-2, 3-3), de entre dichas capas de hilos, entrecruzados entre sí a un ángulo agudo de oblicuidad de los hilos con respecto a un plano ecuatorial (E) de la cubierta para así formar capas de hilos entrecruzados, en las cuales la capa exterior de hilos (3-3) de las capas de hilos entrecruzados en una dirección radial de la cubierta tiene una anchura menor que la de la capa interior de hilos (3-2), y estando dicha capa exterior de hilos de pequeña anchura (3-3) provista con un caucho (24) de cubrimiento del extremo que cubre cada una de las partes extremas de dicha capa, caracterizada porque en al menos una de una parte exterior y de una parte interior del caucho (24) de cubrimiento del extremo en la dirección radial de la cubierta configura una forma ondulada en dirección perpendicular a los hilos dispuestos en la capa de hilos de pequeña anchura (3-3), y con una altura (H) entre un fondo y una cresta de la superficie ondulada que está dentro de una gama de 0,05-0,25 mm.

2. Cubierta según se reivindica en la reivindicación 1, caracterizada porque un caucho (9) de amortiguación inferior del cinturón esté dispuesto entre la carcasa (1) y una parte extrema de la capa de hilos (3-1) situada adyacente a la carcasa y que tiene un módulo del 100% que corresponde a 0,3-0,7 veces el módulo del 100% de un caucho de recubrimiento para dicha capa de hilos (3-1).

3. Cubierta según se reivindica en la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque se utiliza un hilo de fibra orgánica o un hilo de acero en la capa de hilos de pequeña anchura (3-3) de entre las capas de hilos entrecruzados (3-2, 3-3), y porque la distancia entre los hilos en una determinada cuenta de hilos es desigual.