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.Info
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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.
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.
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.
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.
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.
\newpage
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}}".
\newpage
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.
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.
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.
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