ES2202715T3 - Tejido cauchutado y neumatico con elementos de refuerzo orientados a cero grados. - Google Patents

Tejido cauchutado y neumatico con elementos de refuerzo orientados a cero grados.

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ES2202715T3
ES2202715T3 ES98120356T ES98120356T ES2202715T3 ES 2202715 T3 ES2202715 T3 ES 2202715T3 ES 98120356 T ES98120356 T ES 98120356T ES 98120356 T ES98120356 T ES 98120356T ES 2202715 T3 ES2202715 T3 ES 2202715T3
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Abstract

Un tejido encauchado para una banda de neumático que incorpora elementos reforzadores continuos hechos de un material de acuerdo con la forma y un neumático que incorpora el mismo. El tejido encauchado forma la capa la banda de grado cero del neumático. La característica fundamental del tejido reside en su incorporación de medios que estabilizan los elementos de refuerzo en la posición predeterminada con el tejido. La estabilización de los elementos de refuerzo se logra por la realización en la configuración de los elementos de refuerzo en forma de tiras metálicas cara a cara (15). La anchura mínima (L) de cada tira metálica (15) es aproximadamente 1 mm y el espesor (S) del tejido encauchado que incorpora las tiras metálicas tiene un valor máximo de aproximadamente 0,4 mm y está preferiblemente cerca de 0,3 mm. Entre otras cosas, el tejido encauchado mejora el procedimiento de vulcanización restringiendo las capas de la banda subyacentes, reduciendo las consecuencias de "impregnación", y permite la construcción de un neumático más ligero en peso.

Description

Tejido cauchutado y neumático con elementos de refuerzo orientados a cero grados.
Antecedentes de la invención Campo de la invención
La presente invención se refiere a tejidos cauchutados para neumáticos que tienen elementos de refuerzo a cero grados y a neumáticos que incorporan estos tejidos.
Descripción de la técnica relacionada
Como es conocido, un neumático incluye por lo menos tres componentes fundamentales, la carcasa, la banda de rodadura, y la cintura de refuerzo entre la banda de rodadura y la carcasa. La carcasa, usualmente por lo menos una tela, está doblada en ambos extremos alrededor de un par de núcleos de talón. Además, los núcleos de talón, los extremos de la carcasa, y cualquier relleno cauchutado se añade entre los núcleos de talón y los extremos de la carcasa que coopera para formar los talones a cada lado del neumático.
Cuando está en uso, un neumático se coloca sobre una llanta de una rueda, que tiene dos asientos axialmente desplazados entre sí. Los dos talones a cada lado del neumático se apoyan sobre los dos asientos de la llanta. Cada uno de los asientos de la llanta termina en un reborde de extremo, que tiene un diámetro externo mayor que el diámetro de los núcleos de talón, que evita que los talones se deslicen fuera de la llanta de la rueda una vez se instala el neumático sobre la llanta.
Las cinturas de un neumático convencional generalmente consisten en por lo menos tres tejidos cauchutados. Los primeros dos tejidos comprenden finas cuerdas que están atravesadas entre sí y están ambas formando un ángulo respecto al plano ecuatorial del neumático. El tercer tejido una cintura radial externa hecha a partir de finas cuerdas de material termocontráctil que incluye fibras sintéticas, orientadas a 0º respecto al plano ecuatorial del neumático, tal como habitualmente nylon. En una realización común, la tercera capa consiste en cuerdas de nylon de 0,39 mm de diámetro incrustadas en un tejido cauchutado de 0,7 mm de espesor.
Para formar el diseño de la banda de rodadura de un neumático, un neumático no curado o "crudo" se coloca en un molde, que lleva en su superficie interna el diseño de la banda de rodadura del neumático. Durante la etapa de formación de la banda de rodadura en el proceso de fabricación, el molde se presiona contra el neumático para imprimir el diseño de la banda de rodadura sobre el neumático. AL mismo tiempo, el neumático se hincha, provocando que las capas con cuerdas atravesadas se expandan hacia la superficie interna del molde. Esta expansión ayuda a empujar la banda de rodadura contra la superficie del molde, de manera que puede aceptar el diseño de la banda de rodadura desde el molde. Como el neumático se expande cuando se hincha, la cuerdas atravesadas se empujan hacia el exterior, disminuyendo el ángulo de inclinación de las cuerdas entre sí. La tercera capa de cintura, con sus cuerdas de fibra sintética termoretráctiles, ejerce una fuerza sobre las capas por debajo de la misma para limitar su movimiento hacia el exterior durante la etapa de formación de la banda de rodadura.
La tercera capa de cintura no solamente sirve para un propósito en la fabricación de un neumático, sino que es importante para el funcionamiento de un neumático cuando el neumático se monta sobre una llanta. La tercera capa de cintura ayuda a contrarrestar la expansión hacia el exterior de las capas inferiores, que se provoca por las grandes fuerzas centrífugas que actúan sobre las cinturas a altas velocidades.
Las cuerdas de fibra sintética, sin embargo, tiene por lo menos un inconveniente. Se conoce que se deforman temporalmente en un neumático en un fenómeno conocido como "flatspotting". Cuando el vehículo se detiene, todo el peso del automóvil descansa sobre un punto en cada uno de los neumáticos. Esto provoca un aplanamiento de cada neumático en la huella o zona de impresión donde el neumático contacta con el suelo. Como las fibras sintéticas tienden a deslizarse bajo tensión, se distorsionan en la zona de impresión. Incluso después de que el vehículo empiece a moverse y el neumático gire, la zona aplanada persiste en la zona de impresión durante un periodo de tiempo prolongado. Este fenómeno es típico de todos los materiales sintéticos. El fenómeno varía entre materiales dependiendo de las características viscoelastoméricas de la fibra sintética en cuestión. En consecuencia, por lo menos durante un cierto periodo de tiempo después de que el neumático gire siguiendo el flatspotting, la deformación temporal de las cuerdas sintéticas genera un efecto de ruido y un comportamiento no confortable.
Para evitar este fenómeno, es conocido incorporar cuerdas metálicas a cero grados (orientadas a cero grados respecto al plano ecuatorial del neumático) en la tercera cintura, más que cuerdas de material sintético. Las cuerdas metálicas son lo suficientemente rígidas para resistir la deformación cuando el vehículo está parado. Los neumáticos hechos según esta enseñanza no presentan el fenómeno de "flatspotting" porque incorporan cuerdas metálicas, más que cuerdas hechas a partir de un material viscoelástico.
Cuando la tercera capa de cintura se construye con cuerdas metálicas, es conocido usar cuerdas hechas de algunos hilos girados juntos del llamado "tipo con trenzado lay", que proporciona cuerdas con alta elongación antes de alcanzar su punto de rotura, y, debido a esto, las cuerdas también se conocen en la técnica anterior como cuerdas "HE" (alta elongación). En esta realización, las cuerdas metálicas actúan como un alambre elástico, que es evidente a partir del estudio de un diagrama de tensión-deformación típico para estos materiales.
El primer segmento del diagrama de tensión-deformación para cuerdas metálicas está identificado por una pequeña o débil inclinación respecto al eje de abcisas. Este primer segmento del diagrama de tensión-deformación es útil porque puede usarse para predecir las características de comportamiento del metal durante la etapa de formación de la banda de rodadura, donde el material presenta una alta elongación con bajas cargas. El siguiente segmento muy inclinado del diagrama de tensión-deformación es útil para determinar las características de comportamiento del metal durante el funcionamiento del neumático, donde el material presenta solamente una ligera elongación bajo una alta carga.
El diámetro total de las cuerdas metálicas adecuado para este propósito puede ser de 0,7 mm en un tejido a cero grados usado en la fabricación de grandes neumáticos. Sin embargo, este tamaño de cuerda es demasiado grande para ser compatible con la dimensiones requeridas para un tejido de cintura en un neumático de automóvil.
También se conocen en la técnica estructuras de cintura con cuerdas de metal hechas a partir de materiales con memoria de la forma, por ejemplo la patente US-5.242.002 y la solicitud de patente JP-4362401. En la patente US-5.242.002 se describe un neumático con cinturas que tienen cuerdas inclinadas de manera simétrica respecto al plano ecuatorial del neumático. Las cuerdas están formadas mediante varios alambres enrollados en espiral entre sí. Por lo menos uno de los alambres en la cuerda está hecho a partir de un material con memoria de la forma. El alambre con memoria de la forma, antes de conectarse con otros alambres, sufre un tratamiento térmico a una temperatura predeterminada mientras está en una configuración particular (por ejemplo ondulada) y se deforma posteriormente en una configuración lineal por debajo de la temperatura del tratamiento térmico; en consecuencia, dicho alambre recupera la configuración ondulada por encima de la temperatura de tratamiento térmico.
Cada vez que la temperatura de la banda de rodadura aumenta a altas velocidades, la temperatura de la cintura supera la del tratamiento térmico del alambre con memoria de la forma, y el alambre tiende a tomar la forma ondulada. Sin embargo, como el alambre con memoria de la forma está encordada con otros alambres, el alambre con memoria de la forma no puede deformarse sino, por el contrario, está sometido a tensión. Como resultado, en el alambre con memoria de la forma, se establece una tensión, cuyo efecto es aumentar la rigidez de la cintura y, en consecuencia, evita un aumento en el diámetro del neumático provocado por las fuerzas centrífugas.
La solicitud de patente japonesa JP 4362401 describe un neumático con una cintura externa que tiene una capa externa que comprende un elemento de expansión con memoria de la forma, preferiblemente un elemento de alambre elástico hecho a partir de una aleación de Ni-Ti. El elemento de alambre elástico se enrolla a cero grados sobre las capas inferiores de la cintura. El elemento con memoria de la forma está diseñado para contraerse en la dirección perimetral del neumático cuando el neumático se calienta durante su uso a alta velocidad. De esta manera, a altas velocidades, el neumático se vuelve más rígido y el fenómeno de la expansión del neumático se controla. Por otro lado, a bajas velocidades, tal como las encontradas bajo condiciones de desplazamiento normales, el elemento con memoria de la forma retorna y mantiene su forma original. La solicitud japonesa describe alambres de un diámetro entre 0,25 y 0,5 mm. Finalmente, la solicitud japonesa describe que no es necesario que el elemento de expansión con memoria de la forma en el neumático tenga forma de alambre elástico, sino que puede estar conformado como una cintura o cuerda, por ejemplo.
Descripción de la invención
Confrontado con el estado de la técnica citado anteriormente, se ha creído posible proporcionar una única solución para el problema de flatspotting y el problema de expansión hacia el exterior de la cintura cuando el neumático asociado se somete a las grandes fuerzas centrífugas durante su uso a alta velocidad. Además, se ha creído que las dimensiones de los materiales usados (y, por lo tanto, el espesor de la cintura creada) se podrían mantener por lo menos en los niveles conocidos en la técnica, si no se reducen.
Se ha creído que los problemas de flatspotting y expansión centrífuga podrían dirigirse simultáneamente si usaran refuerzos de metal a cero grados que presenten (1) una orientación geométrica correcta en el tejido cauchutado y (2) un alto grado de resistencia a la fatiga.
La patente GB-1.524.294 se refiere a elementos de refuerzo adecuados para su uso en estructuras compuestas de caucho. Más particularmente, dicho documento se refiere a una cinta de acero provista de un recubrimiento sobre la superficie de la misma para unir el acero al caucho. Dicha cinta de acero es esencialmente rectangular en sección transversal, tiene una anchura entre 0,254 y 5,08 mm, un espesor entre 0,127 y 0,508 mm, y una relación entre la anchura y el espesor mayor de 2, una resistencia a la tracción mayor de 14,062 kg/cm^{2} y una microestructura de martensita templada, bainita o una mezcla de las mismas. Dicha cinta de acero se puede usar en un neumático como cinturas de presión que se montan de manera que las cintas en cada cintura están dispuestas en ángulos de aproximadamente 15º a 30º respecto al plano medio circunferencial del neumático pero en un sentido opuesto entre sí.
Un problema que tuvo que dirigirse, sin embargo, fue cómo mantener la correcta orientación geométrica de los elementos de refuerzo en el tejido cauchutado. En la técnica anterior, se conoce que los elementos de refuerzo tienen una distribución desigual en la capa de tejido. Se cree que esta distribución desigual está provocada por la aplicación de alta presión al neumático durante el proceso de fabricación. Específicamente, se cree que la presión de hinchado ejerce una fuerza sobre los elementos de refuerzo que los desplaza desde sus posiciones previstas antes de que el neumático se solidifique.
El mantenimiento de la geometría correcta de los elementos de refuerzo en el tejido durante la fabricación es solamente parte del problema, porque las cuerdas también son propensas a moverse en el tejido durante el funcionamiento del neumático. En la práctica, las bobinas de cuerda pueden comprimirse en el material elastomérico. Como el diámetro de las cuerdas es tan pequeño, se cree que actúan como cuchillos, creando pequeños cortes y desgarros en el elastómero a lo largo del tiempo. Como resultado, a lo largo del tiempo, las cuerdas empiezan a moverse en el interior del elastómero y, en casos extremos, incluso pueden salir del material, creando un riesgo de que los elementos de refuerzo pudieran contactar las cuerdas de refuerzo metálicas en el capa inmediatamente inferior. Si las cuerdas en capas diferentes contactan entre sí, pueden generar una fricción suficiente para comprometer la integridad del tejido del neumático.
La tensión de fatiga es otro factor que debe considerarse cuando se diseña un tejido de neumático reforzado. La tensión de fatiga puede atribuirse a dos casos particulares al girar el neumático. Primero, en la porción no deformada del neumático, la porción radialmente más externa de la cuerda está sometida a tracción y asume una deformación por plegado proporcional a la distancia desde su eje longitudinal neutro e inversamente proporcional al radio de curvatura del neumático no deformado. Segundo, en la transición entre la porción no deformada del neumático y la zona de la huella, la misma porción de la cuerda está sometida a una fuerza de deformación considerablemente mayor que la anterior, ya que la deformación se vuelve inversamente proporcional al nuevo radio de curvatura del neumático, que es notablemente menor que el radio de curvatura correspondiente a la geometría del neumático no deformado. De una manera similar, una deformación que es proporcional a la distancia de la fibra considerada desde el eje neutro e inversamente proporcional a los radios de curvatura asumidos por el neumático, respectivamente, primero en la condición no deformada y a continuación en la condición deformada en proximidad a la zona de la huella.
Una manera de reducir esta fatiga es reducir el diámetro de las cuerdas. Aunque la cuerda de nylon de 0,39 mm del elemento de refuerzo típico puede parecer pequeña, esa dimensión es realmente bastante grande cuando se examina la cuerda desde la perspectiva de la tensión de fatiga sobre la cuerda. Sin embargo, como el diámetro de las cuerdas es reducido, el potencial de problemas relacionados con la posibilidad de que las cuerdas pudieran cortar a través del material elastomérico, tal como se ha indicado anteriormente, aumenta.
Una vez se apreciaron los diferentes factores asociados con la interacción de los elementos de refuerzo en el tejido cauchutado según el desarrollo de la presente invención, se seleccionó una solución que se dirigió tanto a la necesidad de la colocación correcta de los elementos de refuerzo a cero grados en el interior del tejido de incorporación como también la necesidad de un tejido con una alta resistencia a la fatiga. Una de las mejoras seleccionadas era la incorporación de refuerzos a cero grados hechos de aleación con memoria de la forma en forma de bandas de metal. Para esta configuración, se pensó que se podría determinar una anchura específica de la banda de metal y usarla para estabilizar la banda en el material elastomérico. Además, se pensó que esta configuración reaccionaría de manera diferente a la presión de aire en el neumático y resistiría la tendencia a cortar a través del material elastomérico. También se pensó que si el espesor de la banda de metal fuera notablemente menor que el de las cuerdas correspondientes usadas en la técnica anterior, se podría aumentar de manera considerable la resistencia a la fatiga tal rodar el neumático sobre el suelo.
De esta manera, un primer aspecto de la presente invención se caracteriza por un tejido cauchutado para una cintura de neumático que incorpora un material elastomérico con por lo menos una banda de metal de refuerzo continua. La banda está hecha a partir de un material con memoria de la forma que está orientado a 0 grados respecto al plano ecuatorial del neumático. La anchura mínima de la banda es de 1 mm. El espesor máximo del tejido cauchutado es de 0,4 mm.
En el primer aspecto de la presente invención, los elementos de refuerzo se mantienen firmemente en posición o se estabilizan en una posición predeterminada en el tejido cauchutado porque los elementos de refuerzo son bandas de metal dispuestas en una disposición una al lado de la otra. La anchura mínima de las bandas de metal es de 1 mm y el espesor del tejido cauchutado que incorpora las bandas de metal tiene un espesor máximo de 0,4 mm. Cada bobina de las bandas de metal está orientada substancialmente de manera perpendicular a la dirección de la fuerza desde la presión de aire en el interior del neumático. Con esta orientación, las bandas de metal resisten la compresión en el tejido cauchutado.
Preferiblemente, el tejido incluye bandas de metal con una anchura entre 1 y 5 mm y con un espesor entre 0,02 y 0,1 mm, inclusive. En una realización preferida de la presente invención, el espesor de cada banda de metal no es mayor de una décima parte de su anchura mínima. Las bandas de metal de la presente invención están preferiblemente hechas a partir de un material con memoria de la forma tal como una aleación NiTi, una aleación NiTiX, donde X se selecciona entre una combinación de Fe, Cu, o Nb, una aleación CuZnAl, una aleación CuAlNi, una aleación CuAlBe, una aleación FeNiCoTi, una aleación FeMnSi, una aleación con una base de FeMnSi, o una aleación con una base FeNiCo. Estando hechas de un material con memoria de la forma, las bandas de refuerzo, cuando se calientan, intentan retornar a una longitud memorizada predeterminada.
En una segunda realización de la presente invención, el neumático comprende una carcasa, una banda de rodadura sobre la carcasa, y una cintura colocada entre la banda de rodadura y la carcasa, que incluye por lo menos una capa de tejido cauchutado. La cintura incorpora por lo menos una banda de metal de refuerzo continua hecha a partir de un material con memoria de la forma que está orientado a 0º respecto al plano ecuatorial del neumático. La banda de metal tiene una anchura mínima de 1 mm y está enrollada con bobinas dispuestas una al lado de la otra, perpendicularmente respecto al radio del neumático.
En la segunda realización de la presente invención, la cintura de refuerzo también se caracteriza porque incluye medios para estabilizar las bandas de refuerzo en una posición predeterminada en el interior del tejido. La posición de las bandas de refuerzo se estabiliza conformando los elementos de refuerzo como bandas de metal una al lado de la otra, siendo la anchura mínima de cada banda de metal de 1 mm y el espesor máximo del tejido cauchutado de 0,4 mm. Cada bobina de bandas de metal está orientada de manera substancialmente perpendicular respecto a la dirección de la fuerza desde la presión de aire en el interior del neumático, resistiendo de esta manera la compresión de la banda de refuerzo en el interior del material elastomérico en el que está incorporado la banda de refuerzo. En una realización preferida, las bandas de metal están distribuidas de manera uniforme en el neumático con una separación de 0,1 mm entre bandas adyacentes.
En otra realización preferida, las bandas de metal en el tejido tienden a recuperar una forma previamente memorizada ejerciendo fuerzas de contracción sobre los tejidos más internos de la cintura entre dos temperaturas predeterminadas, A_{s} y A_{f}, respectivamente. A_{s} corresponde a una temperatura al inicio de la transformación estructural de la banda de metal desde un estado martensítico a un estado austenítico. Af corresponde a una temperatura al finalizar la transformación estructural de la banda de metal desde el estado martensítico al estado austenítico.
Debe entenderse que la descripción general anterior y la descripción detallada adjunta son solamente a modo de ejemplo y explicativas y no son restrictivas para la invención, tal como se ha reivindicado.
Breve descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos, que están incorporados y constituyen una parte de la memoria, representan varias realizaciones de la invención, y, junto con la descripción general dada anteriormente y la descripción detallada de las realizaciones dadas a continuación, sirven para explicar los principios de la invención.
En los dibujos:
La figura 1 es una vista parcial en perspectiva de una porción de un neumático según la presente invención con secciones retiradas por propósitos de ilustración;
La figura 2 es un diagrama de transformación que representa la transformación estructural de la bandas de refuerzo de metal de la presente invención como una función de la temperatura del material con memoria de la forma a partir del cual las bandas de refuerzo de metal están construidas;
La figura 3 es un diagrama de tensión-deformación de una banda de refuerzo de metal según la presente invención;
La figura 4 es un diagrama de tensión-deformación de una cintura externa según la presente invención, que tiene bobinas de bandas de metal orientadas a cero grados respecto al plano ecuatorial del neumático;
La figura 5 es una sección transversal de una capa de una cintura externa, que muestra cuerdas a cero grados construidas según la técnica anterior;
La figura 6 es una sección transversal de una capa de una cintura con bobinas de bandas de metal a cero grados construidos según la presente invención tal como puede usarse en un neumático, tal como el mostrado en la figura 1;
La figura 7 es una representación esquemática ilustrativa de los radios de curvatura de un neumático en un estado no deformado y en el estado entre la porción no deformada y una zona de huella;
La figura 8 muestra la deformación por plegado de una porción de uno de los elementos de refuerzo a cero grados construidos según la presente invención en una porción no deformada de un neumático;
La figura 9 muestra la dirección de los elementos de refuerzo a cero grados en la zona de la huella de un neumático construido según la presente invención;
La figura 10 muestra la zona de la huella de la figura 9 como resultado de una deformación de "judía", que es del tipo de deformación a la cual se somete un neumático cuando se gira y en una curva; y
La figura 11 es una representación esquemática de una porción de una banda de metal a cero grados cargada por compresión, y la posible configuración de la banda cuando se deforma al punto de colapso.
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Descripción de las realizaciones preferidas
La figura 1 representa un neumático radial según la presente invención. El neumático 1 incluye una banda de rodadura 2, resaltes 3 y flancos 4. Los extremos del neumático 1 incluyen un par de talones 5, núcleos de talón 6, relleno del talón 7, y rebordes de refuerzo 8. El neumático 1 también comprende una carcasa radial 9 con elementos de refuerzo dispuestos en un plano meridiano. El neumático 1 también incluye una estructura de cintura 10 dispuesta entre la carcasa 9 y la banda de rodadura 2.
La carcasa 9 está formada por una o más telas de carcasa con bordes 9' doblados hacia el exterior alrededor de núcleos de talón 6. La estructura de la cintura 10 comprende un grupo de cinturas formadas por tres tejidos cauchutados 11, 12, 13 que incorporan elementos de refuerzo. Los dos primeros tejidos radialmente internos 11, 12, que no se consideran deformables, comprenden cuerdas deformables de acero 14 inclinadas según un ángulo respecto al plano ecuatorial del neumático 1, de manera que las respectivas cuerdas 14 se atraviesan entre sí. En una realización, las respectivas cuerdas 14 típicamente se atraviesan entre sí según un ángulo de 50º. Las cuerdas 14 pueden tener una construcción del tipo 2 + 1 x 0,28, un módulo de Young de 200.000 MPa, y una carga de rotura de 500 N.
El tejido radialmente más externo 13 comprende elementos de refuerzo continuos o bandas 15 hechos a partir de un material con memoria de la forma. Los elementos de refuerzo o bandas 15 están substancialmente orientados según un ángulo de 0º respecto al plano ecuatorial del neumático 1.
Una característica de la presente invención es que el tejido 13 comprende medios para estabilizar los elementos de refuerzo 15 en la posición predeterminada donde se incorporan en el tejido 13. La posición de los elementos de refuerzo 15 se estabiliza mediante la conformación de los elementos de refuerzo 15 en bandas de metal y colocándolas una al lado de la otra en el tejido 13, tal como se representa en la sección transversal parcial de la figura 6. Además, la posición de las bandas de metal 15 se estabiliza porque cada banda 15 está dispuesta perpendicular a la dirección de la fuerza desde la presión de aire en el interior del neumático 1. La posición de cada banda 15 también se estabiliza porque la anchura de la banda 15, designada por el valor "L", es de 1 mm por lo menos. Estas dos características mejoran la resistencia de la banda 15 a la compresión en el interior del material elastomérico en el que se incorpora la banda de metal 15, tal como se ha explicado anteriormente.
A modo de un ejemplo específico de una realización de la presente invención, la anchura "L" de la banda de metal 15 puede ser de 3 mm. En sección transversal, el espesor "s" de esta banda de metal 15 sería de 0,03 mm, y el espesor "S" del tejido cauchutado que incorpora las bobinas de banda de metal 15 sería de 0,3 mm. La distancia "d" entre los extremos de las bandas de metal contiguas estaría entre 0,5 y 3 mm.
Según la presente invención, las bandas de metal 15 están hechas de un material con memoria de la forma que puede ser una aleación de metal tal como NiTi, NiTiX (donde X es Fe, Cu o Nb), FeNiCoTi, FeMnSi, CuZnAl, CuAlNi, CuAlBe, una aleación con base de FeMnSi, o una aleación con base de FeNiCo, cuyas características resultan a partir de las transformaciones estructurales efectuadas a temperaturas determinadas características de cada aleación. Los materiales con memoria de la forma del tipo contemplado para la presente invención se describen y definen en la publicación "Engineering Aspects of Shape Memory Alloys" publicada por Butterworth-Heinemann, Londres (Ed. T.W. Duerig) (1990).
En general, cada aleación tiene su propio diagrama de transformación desde un estado martensítico a un estado austenítico y viceversa, en función de las temperaturas específicas, tal como se muestra en el gráfico de la figura 2. El gráfico de la figura 2 indica esquemáticamente el bucle de histéresis del porcentaje de la fase martensita "M" en función de la temperatura. Más particularmente, el gráfico de la figura 2 muestra el paso desde una estructura 100% martensítica "M" a una estructura totalmente austenítica y viceversa, en la dirección indicada mediante las flechas.
La transformación martensítica a austenítica empieza cuando la temperatura de la aleación con memoria de la forma alcanza la temperatura A_{s} y acaba cuando la temperatura alcanza la temperatura A_{f}. En una fase de enfriamiento, el material se transforma desde una estructura austenítica a la temperatura A_{f} a una estructura martensítica. La transformación martensítica empieza a una temperatura M_{s} y la estructura martensítica se completa cuando se alcanza una temperatura M_{f}.
Como resultado de las transformaciones estructurales citadas anteriormente, se puede predecir ciertas características mecánicas. En particular, la transformación de la estructura de matriz del material obtenido mediante calentamiento desde la temperatura A_{s} a la temperatura A_{f} crea tensiones en el material con memoria de la forma que hacen que el material tienda a recuperar una forma previamente memorizada si se material se deformó cuando estaba en una fase martensítica.
Antes de incorporarse en el material elastomérico del tejido 13, las bandas de metal 15 están sometidas a un tratamiento térmico que se seleccionada basado en las características de memoria de la forma para el material particular. El tratamiento térmico se selecciona para obtener los beneficios de las cuatro temperaturas características de una aleación con memoria de la forma, respectivamente M_{s}, M_{f}, A_{s} y A_{f}. El tratamiento térmico también se selecciona para obtener los beneficios de una forma predeterminada, por ejemplo, un valor de longitud "l_{0^{o}}".
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Cuando la banda de metal 15 se enfría en la fase martensítica, la banda 15 entra en un estado de tensión y sufre una formación por elongación pseudoplástica (pseudoelástica). La figura 3 representa gráficamente este principio. Se imparte una tensión de tracción F a temperatura ambiente a la banda de metal 15 antes de que se incorpore en el material elastomérico. Basado en la figura 3, es posible predecir el porcentaje de elongación al cual la banda de metal 15 puede someterse. Cuando la carga cesa, la banda de metal 15 asume un porcentaje de elongación permanente, cuyo valor está determinado por la siguiente expresión:
\varepsilon_{0} = (l - l_{0})/l_{0}
donde "l" representa el valor de elongación absoluta de la banda de metal 15. El rango posible del porcentaje de elongación que se puede obtener a una carga constante generalmente está entre el 1% y el 8%. El porcentaje de elongación \varepsilon_{0} se puede usar posteriormente en las fases de vulcanización y funcionamiento del neumático 1 para recuperar la forma predeterminada creando una fuerza de contracción como resultado de las temperaturas A_{s} y A_{f} que se alcanzan, tal como se ha explicado anteriormente.
En el ejemplo considerado, \varepsilon_{0} es igual al 4%, A_{s} es igual a 60ºC, y A_{f} es igual a 80ºC. Una vez sometidas a la tensión de deformación inicial, las bandas de metal 15 se incorporan a continuación en el tejido elastomérico 13 mediante procedimientos conocidos tal como, por ejemplo, a través de un procedimiento que usa una calandria de cauchutado. Las fases posteriores de la fabricación del neumático, que se refieren a la formación de las cinturas de refuerzo 11, 12 y la banda de rodadura 2 y también al conjunto de estas cintas juntas con la carcasa 9 son conocidas en la técnica.
Una vez todas las partes del neumático 1 se montan juntas, el neumático 1 se coloca en el interior de un molde (preferiblemente del tipo centrípeto, no representado), donde la banda de rodadura 2 se presiona y se realiza la fase de vulcanización. Durante la vulcanización, se introduce aire a alta presión en el interior del neumático 1 y la temperatura se aumenta a unos 140ºC.
Debido a la alta presión aplicada al neumático 1 durante la vulcanización, las dos cinturas metálicas 11, 12 se expanden. Esta expansión disminuye el ángulo de cruzamiento relativo entre las cinturas 11, 12, de tal manera que la banda de rodadura 2 se mueve hacia la superficie interior del molde. La corona de los segmentos del molde, por otro lado, se mueve radialmente hacia el interior para imprimir sobre la banda de rodadura 2 el diseño de la banda de rodadura grabado sobre sus superficies interiores. Las bandas de metal 15 ejercen una fuerza de constricción sobre las cinturas 11, 12 durante la vulcanización.
Para clarificar el funcionamiento de las bandas de metal 15 hechas a partir de una aleación con memoria de la forma, el comportamiento de las bandas se representa en el gráfico de la figura 4, que muestra las tensiones relativas en las bandas de metal 15 en relación con las temperaturas a las que se someten.
Las bandas de metal 15 se calientan a la temperatura A_{s} para empezar la transformación estructural desde un estado martensítico a un estado austenítico. La transformación austenítica se completa cuando la temperatura A_{f}. Durante la transformación austenítica entre las temperaturas A_{s} y A_{f}, las bandas de metal 15 tienden a recuperar la forma predeterminada correspondiente a la elongación "l_{0^{o}}" previamente memorizada. Sin embargo, las bandas de metal 15 solamente recuperan la forma memorizada a la extensión permitida por las constricciones a las que se someten.
En la práctica, una vez se incorporan las bandas de metal 15 en el neumático 1, como no pueden recuperar la forma predeterminada correspondiente a una elongación previamente memorizada l_{0}, desarrollan tensiones de contracción internas que presionan contra las cinturas de metal inferiores 11, 12. La fuerza máxima F_{max} que se puede aplicar contra las cinturas inferiores 11, 12 es de 54 N, por ejemplo, y se aplica cuando las bandas de metal 15 están a la temperatura A_{f}. De esta manera, durante la vulcanización, las bobinas anulares de las bandas de metal 15 se oponen a la expansión de las cinturas de metal inferiores 11, 12. Esto produce un equilibrio, permitiendo que la banda de rodadura 12 del neumático se moldee.
Debido al calentamiento durante el funcionamiento normal de un neumático, el neumático sufre varios ciclos térmicos, particularmente en condiciones de alta velocidad, donde se manifiestan las fuerzas centrífugas que tienden a elevar la temperatura de las capas de cintura más internas 11, 12. Bajo estas condiciones operativas, las bandas de metal 15 se calientan y ejercen una tensión de compresión hacia el interior sobre las cinturas 11, 12, como durante el proceso de vulcanización. La fuerza de compresión aplicada mediante las bandas de metal 15, tal como se ha representado en la figura 4, ayuda a minimizar el efecto del hinchamiento hacia el exterior de las cinturas inferiores 11, 12, tal como se ha descrito anteriormente.
En realizaciones adicionales de la presente invención, el neumático 1 puede tener los siguientes componentes:
\newpage
1) Carcasa 9
\vardiamondsuit incorporación de cuerdas 9 en caucho natural con una dureza entre 70 y 80 IRHD
\vardiamondsuit cuerdas 9 de material de Rayón
\vardiamondsuit espesor total de la tela incorporada entre 1,1 y 1,25 mm
\vardiamondsuit construcción de cuerdas 9 de 1840 x 2 dtex
\vardiamondsuit densidad de cuerdas 9 = 120 epd (extremos por decímetro)
2) Cintura interna 11 ó 12
\vardiamondsuit incorporación de cuerdas 14 en caucho natural, dureza entre 60 y 85 IRHD
\vardiamondsuit construcción de cuerdas 14 del tipo = 2+1x0,28
\vardiamondsuit espesor total de cada tejido entre 1,1 y 1,3 mm
\vardiamondsuit carga de rotura de las cuerdas 14 entre 450 y 500 N
\vardiamondsuit módulo de Young de las cuerdas 14 entre 190 y 200 GPa
\vardiamondsuit densidad de las cuerdas 14 de un tejido = 85 epd
\vardiamondsuit ángulo de cruzamiento entre las cuerdas 14 de dos tejidos 11, 12 = 50 grados
3) Cintura externa 13
\vardiamondsuit banda de metal 15 de varias aleaciones, preferiblemente NiTi, una aleación de NiTiX (donde X es Fe, Cu o Nb), FeNiCoTi, FeMnSi, CuZnAl, CuAlNi, CuAlBe, una aleación con una base de FeMnSi, o una aleación con una base de FeNiCo
\vardiamondsuit espesor "s" de la banda de metal 15 entre 0,02 mm y 0,1 mm
\vardiamondsuit anchura de la banda de metal 15 entre 1 mm y 5 mm
\vardiamondsuit distancia "d" entre los extremos contiguos de las bandas de metal 15 entre 0,1 y 3,5 mm
\vardiamondsuit incorporada en caucho natural con una dureza entre 65 y 85 IRHD
\vardiamondsuit espesor del tejido comprendido entre 0,1 y 0,4 mm
\vardiamondsuit tensión F_{k} de deformación de cada banda de metal 15 a temperatura ambiente (figura 3) entre 50 y 150 MPa
\vardiamondsuit valor de elongación \varepsilon_{0} (figura 3) entre el 2 y el 8%
\vardiamondsuit valor de temperatura A_{s} (figura 4) entre 40 y 90ºC
\vardiamondsuit valor de temperatura A_{f} entre 60 y 120ºC
\vardiamondsuit valor de la tensión de contracción F a la temperatura (A_{s} + 10ºC) entre 50 y 100 MPa
\vardiamondsuit valor de tensión máxima F_{max} a la temperatura A_{f} entre 400 y 600 MPa
Según la presente invención, otras realizaciones incluyen la combinación de los tejidos 11, 12 con el tercer tejido cauchutado que comprende bandas de metal 15 hechas a partir de una aleación de metal de un material con memoria de la forma. También en otras realizaciones, la tela de carcasa puede hacerse con cuerdas hechas a partir de aleaciones de metal de material con memoria de la forma. En estos últimos ejemplos, el material con memoria de la forma de las cuerdas puede ser el citado anteriormente para las bandas de metal 15 en el tercer tejido 13.
La presente invención soluciona de manera satisfactoria muchos de los problemas en la técnica anterior. Parte del éxito de la presente invención es debido a las bandas de metal 15, que reacciona rápida y completamente a los cambios de temperatura para tomar ventaja de las propiedades de los materiales con memoria de la forma a partir de los cuales están construidos. Parte del éxito de la presente invención también es debido a la estabilización de las bandas de metal 15 en el tejido de incorporación 13 con una alta resistencia a la fatiga, tal como se ha explicado anteriormente.
Las ventajas de estabilización de las bandas de metal 15 en el tejido 13 se determinaron mediante pruebas de compresión realizadas según la siguiente descripción. Un segmento de prueba hecho a partir de una aleación con memoria de la forma se colocó alrededor de un rodillo de caucho de 250 mm de diámetro. En la prueba, se usó una aleación del 35% at Ni - 15% at Cu - 50% at Ti. El segmento de prueba de la banda de metal tenía un espesor de 0,03 mm, tenía una anchura de 3 mm, y una longitud de 600 mm. Para simular la presión sobre la pieza de banda de metal 15, se aplicaron dos pesos, cada uno de 1000 gramos, cada uno a cada extremo de la banda. El rodillo se recubrió con caucho crudo del tipo usualmente usado en las cinturas. El recubrimiento de caucho era de unos 2 mm de espesor.
La siguiente tabla, Tabla nº. 1, indica en la primera columna los valores de la anchura "L" del segmento de la banda de metal 15 que se probó, y en la segunda columna los valores de compresión \Delta_{x} encontrados en relación a la carga aplicada a los extremos del segmento de la banda de metal.
TABLA nº. 1
Banda de metal
Anchura Compresión \Delta_{x}
(mm) (respecto a la banda de metal con anchura = 6 mm)
0,50 1165
1,00 556
1,50 370
2,00 325
2,50 227
3,00 200
3,50 182
4,00 153
4,50 140
5,00 119
5,50 118
6,00 100
Cuerda de nylon 6,6
Diámetro Compresión \Delta_{x}
(mm) (respecto a la banda de metal con anchura = 6 mm)
0,25 1248
0,39 728
Los resultados de las pruebas muestras una compresión prácticamente insignificante para una cintura construida según la invención. Por el contrario, las cinturas construidas según la técnica anterior presentaron una compresión cuando se compararon con los resultados de la prueba con una banda de metal.
Para resumir y clarificar los resultados obtenidos, se hará referencia a las figuras 5 a 10. Las figuras 5 y 6 comparan dos tejidos cauchutados que incorporan elementos de refuerzo dispuestos circunferencialmente respecto a un neumático (no representado). Ambos estaban sometidos a presión de aire P que actúa desde el interior del tejido hacia el exterior en la dirección indicada mediante las flechas. El rango de presiones de aire usadas para hinchar el neumático varía en función de la dimensión y tipo de aplicación para el neumático. Generalmente, sin embargo, las presiones de aire estaban dentro del rango entre 1,5 y 3,5 o más bars. La figura 5 representa una construcción conocida para el tejido cauchutado reforzado. Ahí, el tejido 16 incorporaba cuerdas de nylon 17 con un diámetro externo de 0,39 mm.
La figura 6 representa la construcción del tejido cauchutado reforzado según la presente invención. Ahí, las bandas de metal 15 estaban hechas de una aleación con memoria de la forma. Mientras que cada banda de metal 15 se puede separar de las otras, también es posible que las bandas de metal 15 se puedan enrollar en una espiral para formar las bobinas representadas en el diagrama en sección transversal. En la figura 6, las bandas de metal 15 tienen una anchura "L" de 1 mm y un espesor de 0,03 mm.
Las figuras 5 y 6 comparan las diferentes maneras en las que la presión de aire afecta a las cuerdas de refuerzo y al tejido cauchutado. A partir del tejido cauchutado conocido en la técnica anterior, la fuerza desde la presión de aire se dirige fácilmente alrededor de las cuerdas de nylon en el tejido gracias a su pequeña dimensión transversal. Como resultado, las cuerdas en la técnica anterior tienden a ejercer una acción de corte sobre el material elastomérico cuando está en presencia de una alta presión de aire P, tal como se representa en la figura 5.
Por el contrario, las fuerzas ejercidas por la presión de aire cuando la cintura está construida según la presente invención producen un resultado muy diferente. Como las bandas de metal 15 presentan una dimensión transversal considerablemente mayor que las cuerdas de nylon 17, las fuerzas ejercidas por la presión de aire no crean una situación donde las bandas de metal 15 tienden a comprimir o cortar el material elastomérico.
En la práctica, las cuerdas de nylon 17 de la técnica anterior tienen a comprimir el material elastomérico, mientras que en la práctica de la presente invención, las bandas de metal 15 tienden a elevarse en una posición estable en el material elastomérico. Las mismas consideraciones son igualmente válidas en el caso en el que las cuerdas mostradas en la figura 5 están hechas a partir de una aleación de metal de un material con memoria de la forma con el mismo o similar diámetro que las cuerdas de nylon 17.
Para el tejido cauchutado en las construcciones de la técnica anterior, los elementos de refuerzo manifiestan una tendencia a comprimirse hacia el interior. En cualquier caso, la tendencia es que las cuerdas de refuerzo asuman una posición no deseada en la geometría del diseño. Por el contrario, en la estructura de la presente invención, el tejido manifiesta una estabilización geométrica de las bandas de refuerzo de metal 15. De esta manera, un tejido construido según la presente invención usa completamente las características funcionales del material con memoria de la forma a partir del cual las bandas de metal 15 están construidas, de manera que el tejido puede conseguir la resistencia deseada a las fuerzas centrífugas a altas velocidades de conducción, así como control sobre los alambres en el neumático durante la vulcanización.
Las figuras 7 y 8 representan las características mecánicas de la alta resistencia a la fatiga de los refuerzos a cero grados según la invención, respecto a las encontradas en la técnica anterior. La figura 7 muestra esquemáticamente, con una línea circunferencial, el neumático mientras rueda sobre el suelo. Más particularmente, la figura 7 representa, para una buena parte de la circunferencia, la porción no deformada del neumático identificado mediante un radio de curvatura R y, en una línea de trazos, la porción deformada correspondiente al área de la huella del neumático sobre el suelo. El paso entre la zona no deformada y la zona de la huella se identifica mediante un radio de curvatura r, que es remarcablemente menor que el radio R.
En la figura 8, se representan las cuerdas de nylon 17 de figura 5, cada una con un diámetro de 0,39 mm, en una sección longitudinal parcial de la cintura 16, en la que están incorporadas. Las cuerdas de nylon 17 se muestran tal como se incorporarían en el tejido elastomérico en la posición no deformada del neumático, tal como el punto V mostrado en la figura 7. En el punto V, las cuerdas están sometidas a plegado, pero las cuerdas más externas, comparadas con las cuerdas a lo largo del eje longitudinal correspondiente al eje neutro \eta, se estiran de manera tensa. Como resultado, las cuerdas sufren una deformación, que se puede expresar, como es conocido, mediante la siguiente ecuación:
\varepsilon = y/R
donde y es la distancia de las fibras de cuerdas desde el eje neutro, medida según el eje y de la figura. El valor de deformación es el mayor para la fibra radialmente más externa y asume el valor del radio de la cuerda. R es el radio de curvatura del neumático en la condición no deformada.
En la posición del paso entre la condición no deformada y la zona de la huella, la cuerda asume una nueva deformación determinada por la siguiente expresión:
\varepsilon = y/R
donde el valor de y en el numerador sigue siendo el mismo comparado con el ejemplo no deformado, pero los valores en el denominador son considerablemente inferiores, siendo r menor que R. En un ejemplo, el radio R era de 250 mm mientras que el radio r era de 25 mm. Las consideraciones anteriores resultan en una deformación cíclica elevada en cada punto en la cuerda en el paso entre la posición no deformada y la posición deformada.
Alternativamente, las cuerdas de refuerzo en el tejido se construyen según las enseñanzas de la presente invención, tal como las representadas en la figura 6, y un tejido construido de esta manera se incorpora en un neumático, tal como el representado en la figura 7, se hace fácilmente evidente que hay una deformación cíclica considerablemente menor de las bandas de metal en la zona de paso entre las configuraciones no deformada y deformada del neumático. La invención prevé este inconveniente porque la deformación está determinada por el espesor de las bandas de metal 15, que es menor que el diámetro de las cuerdas de la técnica anterior. El mismo resultado puede obtenerse con las cuerdas de la figura 5, incluyendo materiales de aleaciones con memoria de la forma.
De hecho, la presente invención contempla una construcción de bandas de metal 15 donde el espesor de las bandas 15 es considerablemente menor que la anchura de las bandas 15. Por ejemplo, con un espesor de tejido de cómo máximo 0,4 mm, preferiblemente 0,3 mm, el espesor de las bandas de metal 15 se espera que esté entre 0,02 y 0,1 mm.
En la práctica, las características mecánicas de un tejido construido según las enseñanzas de la presente invención se consiguen porque los elementos de refuerzo tienen tensiones de deformación por plegado cíclicas considerablemente menores que las cuerdas de refuerzo descritas en la técnica anterior. Como resultado, esto aumenta la resistencia del tejido a la fatiga cuando se compara un tejido hecho según la presente invención con tejidos hechos según las enseñanzas de la técnica anterior. De esta manera, como resultado de las características mecánicas que se pueden derivar de la práctica de la presente invención, es posible crear un neumático que incorpora elementos de refuerzo hechos a partir de una aleación con memoria de la forma que soluciona una serie de fallos presentes en los neumáticos construidos según la técnica anterior.
Además, el peso de un tejido construido según la presente invención se puede reducir considerablemente comparado con los tejidos construidos según la técnica anterior. Por ejemplo, un tejido, tal como el representado en la figura 5, tiene un espesor total de 0,7 mm, mucho mayor que el espesor del tejido de la figura 6, que muestra un tejido con un espesor de 0,3 mm. Esto demuestra que los tejidos hechos según la presente invención usan menos caucho y son, por lo tanto, más ligeros que los tejidos de la técnica anterior. La industria del automóvil ha tenido una demanda durante mucho tiempo de construcciones de neumáticos más ligeros.
Tal como se ha mencionado, un tejido construido según las enseñanzas de la presente invención también ofrece una resistencia mejorada a las tensiones que se producen en las cinturas en la zona de la huella. De hecho, se ha encontrado que el comportamiento de los tejidos de cintura, en la zona de la huella, se pueden representar esquemáticamente, tal como se hace en las figuras 9 y 10. La figura 9 muestra la huella de un neumático cuando el neumático rueda en línea recta, mientras que la figura 10, una impresión en forma de judía, muestra la huella del neumático cuando rueda en una curva.
En la representación de la figura 9, los elementos de refuerzo a cero grados tienen una progresión rectilínea. Sin embargo, los elementos de refuerzo a cero grados mostrados a la derecha del eje neutro \eta en la figura 10 sufren tensiones de compresión. Los elementos de refuerzo que soportan las mayores cargas se colapsan en la zona de la huella porque los niveles de tensión son lo suficientemente grandes para provocar deformación. Sin embargo, sobre el resto del neumático, donde no hay huella, los elementos de refuerzo no se colapsan porque están interpuestos entre las cinturas de metal de las capas internas 11, 12, que no son deformables por sí mismas.
Por el contrario, cuando se estudiaron los elementos de refuerzo de la presente invención, se pudo observar que un colapso de un de los elementos, tal como se muestra en la figura 11, requeriría tensiones de compresión que son mayores que las que se producen frecuentemente en la práctica. De hecho, las tensiones de compresión que son lo suficientemente grandes para producir una deformación "lateral" de este elemento de refuerzo deberían ser lo suficientemente grandes para colapsar una banda de metal con una anchura entre 1 mm y 5 mm. Una cuerda de la técnica anterior, tal como la representada en la figura 5 con un diámetro de 0,39 mm, si se construyera con nylon o metal, es más propensa a colapsarse bajo la carga pico en la zona de la huella que un elemento de refuerzo que es de tres a cinco veces más grueso, como en la construcción de la presente invención. Por lo tanto, la banda de metal 15 según la presente invención puede desarrollar las características de los materiales con memoria de la forma en funcionamiento cuando se requiera, incluso después de haber sufrido tensiones cíclicas de compresión, tal como se representa esquemáticamente en la figura 10.

Claims (38)

1. Tejido cauchutado (13) para una cintura de neumático, que comprende:
un material elastomérico; y
por lo menos una banda de metal de refuerzo (15) en el material elastomérico, hecha a partir de un material con memoria de la forma, orientado a unos 0º respecto a un plano ecuatorial del neumático, que tiene una anchura (L) no inferior a unos 1 mm y que tiene un espesor (s) no mayor de unos 0,1 mm.
2. Tejido cauchutado (13) según la reivindicación 1, en el que el tejido cauchutado tiene un espesor (S) no mayor de unos 0,4 mm.
3. Tejido cauchutado (13) según la reivindicación 1, en el que la anchura (L) está comprendida entre unos 1 y
5 mm.
4. Tejido cauchutado (13) según la reivindicación 1, en el que el espesor (s) de la por lo menos una banda de metal (15) está comprendido entre unos 0,02 y 0,1 mm.
5. Tejido cauchutado (13) según la reivindicación 1, que comprende una pluralidad de bandas de metal de refuerzo separadas (15) dispuestas en una disposición una al lado de la otra con una distancia (d) entre las bandas entre unos 0,1 y 3,5 mm.
6. Tejido cauchutado (13) según la reivindicación 1, en el que la por lo menos una banda de metal de refuerzo (15) es una banda de metal continua enrollada helicoidalmente con una distancia (d) entre giros adyacentes de la banda de metal entre unos 0,1 y 3,5 mm.
7. Tejido cauchutado (13) según la reivindicación 1, en el que la por lo menos una banda de metal de refuerzo (15) tiene un espesor "s", las bobinas están desplazadas entre sí una distancia "d", la por lo menos una capa de tejido cauchutado tiene un espesor "S", y una relación proporcional entre "s", "d" y "S" está identificada mediante la siguiente expresión:
s <= d <= S
8. Tejido cauchutado (13) según la reivindicación 1, en el que la distancia "d" está comprendida entre unos 0,1 y 3,5 mm.
9. Tejido cauchutado (13) según la reivindicación 1, en el que el espesor "s" está comprendido entre unos 0,02 y 0,1 mm.
10. Tejido cauchutado (13) según la reivindicación 1, en el que el material elastomérico comprende caucho natural con una dureza entre unos 65 y 85 IRHD.
11. Tejido cauchutado (13) según la reivindicación 1, en el que el material con memoria de la forma es uno seleccionado entre una aleación NiTi, una aleación NiTiX, donde X se selecciona entre una combinación de Fe, Cu, o Nb, una aleación CuZnAl, una aleación CuAlNi, una aleación CuAlBe, una aleación FeNiCoTi, una aleación FeMnSi, una aleación con una base FeMnSi, y una aleación con una base FeNiCo.
12. Tejido cauchutado (13) según la reivindicación 1, en el que la por lo menos una banda de metal de refuerzo (15) ha recibido un tratamiento térmico para obtener una longitud memorizada predeterminada.
13. Tejido cauchutado (13) según la reivindicación 12, en el que la por lo menos una banda de refuerzo de metal (15), a temperatura ambiente y en un estado martensítico, cuando se somete a una tensión de tracción F desde una carga no variada, presenta una elongación en porcentaje entre unos 1% y 8%.
14. Tejido cauchutado (13) según la reivindicación 1, en el que la por lo menos una banda de metal de refuerzo (15) recupera una forma previamente memorizada mediante el desarrollo de fuerzas de contracción entre una temperatura inicial A_{s} y una temperatura final A_{f}, donde
A_{s} empieza una transformación de una estructura de la por lo menos una banda de metal de refuerzo desde un estado martensítico a un estado austenítico, y
A_{f} completa la transformación de la estructura de la por lo menos una banda de metal de refuerzo desde un estado martensítico al estado austenítico.
15. Tejido cauchutado (13) según la reivindicación 14, en el que A_{s} está comprendido entre unos 40ºC y unos 90ºC.
16. Tejido cauchutado (13) según la reivindicación 14, en el que A_{f} está comprendido entre unos 60ºC y unos 120ºC.
17. Tejido cauchutado (13) según la reivindicación 14, en el que la tensión de contracción de la por lo menos una banda de metal de refuerzo (15) a la temperatura (A_{s} + 10ºC) está comprendida entre unos 50 y 100 MPa.
18. Tejido cauchutado (13) según la reivindicación 14, en el que la tensión máxima de la por lo menos una banda de metal de refuerzo (15) a la temperatura A_{f} está comprendida entre unos 400 y 600 MPa.
19. Tejido cauchutado (13) según la reivindicación 1, en el que la por lo menos una banda de metal de refuerzo (15) tiene una tensión de deformación entre unos 50 y 150 MPa a temperatura ambiente.
20. Neumático (1), que comprende:
una carcasa (9);
una banda de rodadura (2) sobre la carcasa (9);
una cintura (11, 12, 13) colocada entre la banda de rodadura (2) y la carcasa (9) que incluye por lo menos una capa de tejido cauchutado (13);
por lo menos una banda de metal de refuerzo (15) en la por lo menos una capa de tejido cauchutado (13), hecha de un material con memoria de la forma orientado a unos 0º respecto a un plano ecuatorial del neumático (1), que tiene una anchura (L) no inferior a unos 1 mm y un espesor (s) no mayor a unos 0,1 mm, y que tiene bobinas dispuestas una al lado de la otra en una dirección substancialmente perpendicular a un radio del neumático (1).
21. Neumático (1) según la reivindicación 20, en el que el tejido cauchutado tiene un espesor (S) no mayor de unos 0,4 mm.
22. Neumático (1) según la reivindicación 20, en el que la anchura (L) está comprendida entre unos 1 y 5 mm.
23. Neumático (1) según la reivindicación 20, en el que el espesor (s) de la por lo menos una banda de metal (15) está comprendido entre unos 0,02 y 0,1 mm.
24. Neumático (1) según la reivindicación 20, en el que dicha por lo menos una capa de tejido cauchutado (13) comprende una pluralidad de bandas de metal de refuerzo separadas (15) dispuestas en una disposición una al lado de la otra con una distancia (d) entre las bandas entre unos 0,1 y 3,5 mm.
25. Neumático (1) según la reivindicación 20, en el que la por lo menos una banda de metal de refuerzo (15) es una banda de metal continua enrollada helicoidalmente con una distancia (d) entre giros adyacentes de la banda de metal entre unos 0,1 y 3,5 mm.
26. Neumático (1) según la reivindicación 20, en el que la por lo menos una banda de metal de refuerzo (15) tiene un espesor "s", las bobinas están desplazadas entre sí una distancia "d", la por lo menos una capa de tejido cauchutado (13) tiene un espesor "S", y una relación proporcional entre "s", "d" y "S" está identificada mediante la siguiente expresión:
s <= d <= S
27. Neumático (1) según la reivindicación 26, en el que la distancia "d" está comprendida entre unos 0,1 y 3,5 mm.
28. Neumático (1) según la reivindicación 26, en el que el espesor "s" está comprendido entre unos 0,02 y 0,1 mm.
29. Neumático (1) según la reivindicación 20, en el que el material elastomérico (13) comprende caucho natural con una dureza entre unos 65 y 85 IRHD.
30. Neumático (1) según la reivindicación 20, en el que el material con memoria de la forma es uno seleccionado entre una aleación NiTi, una aleación NiTiX, donde X se selecciona entre una combinación de Fe, Cu, o Nb, una aleación CuZnAl, una aleación CuAlNi, una aleación CuAlBe, una aleación FeNiCoTi, una aleación FeMnSi, una aleación con una base FeMnSi, y una aleación con una base FeNiCo.
31. Neumático (1) según la reivindicación 20, en el que la por lo menos una banda de metal de refuerzo (15) está en una condición de tratamiento térmico que produce una longitud memorizada predeterminada.
32. Neumático (1) según la reivindicación 202, en el que la por lo menos una banda de refuerzo de metal (15), a temperatura ambiente y en un estado martensítico, cuando se somete a una tensión de tracción F desde una carga no variada, presenta una elongación en porcentaje entre unos 1% y 8%.
33. Neumático (1) según la reivindicación 20, en el que la por lo menos una banda de metal de refuerzo (15) recupera una forma previamente memorizada mediante el desarrollo de fuerzas de contracción entre una temperatura inicial A_{s} y una temperatura final A_{f}, donde
A_{s} empieza una transformación de una estructura de la por lo menos una banda de metal de refuerzo desde un estado martensítico a un estado austenítico, y
A_{f} completa la transformación de la estructura de la por lo menos una banda de metal de refuerzo desde un estado martensítico al estado austenítico.
34. Neumático (1) según la reivindicación 33, en el que A_{s} está comprendido entre unos 40ºC y unos 90ºC.
35. Neumático (1) según la reivindicación 33, en el que A_{f} está comprendido entre unos 60ºC y unos 120ºC.
36. Neumático (1) según la reivindicación 33, en el que la tensión de contracción de la por lo menos una banda de metal de refuerzo (15) a la temperatura (A_{s} + 10ºC) está comprendida entre unos 50 y 100 MPa.
37. Neumático (1) según la reivindicación 33, en el que la tensión máxima de la por lo menos una banda de metal de refuerzo (15) a la temperatura A_{f} está comprendida entre unos 400 y 600 MPa.
38. Neumático (1) según la reivindicación 20, en el que la por lo menos una banda de metal de refuerzo (15) tiene una tensión de deformación entre unos 50 y 150 Mpa a temperatura ambiente.
ES98120356T 1998-10-28 1998-10-28 Tejido cauchutado y neumatico con elementos de refuerzo orientados a cero grados. Expired - Lifetime ES2202715T3 (es)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN1328032C (zh) 2001-07-25 2007-07-25 倍耐力轮胎公司 连续生产弹性体合成物的方法和设备
US7964128B2 (en) 2001-12-19 2011-06-21 Pirelli Pneumatici S.P.A. Process and apparatus for continuously producing an elastomeric composition
KR100958128B1 (ko) 2002-07-11 2010-05-18 피렐리 타이어 소시에떼 퍼 아찌오니 연속적으로 엘라스토머 조성물을 생산하는 생산방법 및 장치
DE102004049302A1 (de) * 2004-10-09 2006-04-13 Bayerische Motoren Werke Ag Fahrzeugluftreifen mit einer Karkasse
KR101400007B1 (ko) 2011-12-29 2014-05-30 한국타이어 주식회사 접지성능을 향상시킨 타이어
CN105034703B (zh) * 2015-05-14 2017-02-22 江苏大学 一种采用形状记忆合金的轮胎结构
CN117758163B (zh) * 2023-12-25 2024-08-09 河南理工大学 一种高温热弹性弹热制冷合金及制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7601534A (nl) * 1975-02-19 1976-08-23 Monsanto Co Voorwerp voor het versterken van een rubbercompo- siet, combinatie voor het versterken van banden en zo versterkte band.
FR2614956B1 (fr) * 1987-05-05 1989-08-18 Renault Dispositif actif permettant de faire varier la raideur d'elements de suspension, notamment pour vehicules automobiles
JP2912980B2 (ja) * 1990-11-14 1999-06-28 住友ゴム工業株式会社 空気入りラジアルタイヤ
JPH04362401A (ja) * 1991-06-10 1992-12-15 Toyo Tire & Rubber Co Ltd タイヤ

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