ES2210980T3 - Cubierta neumatica. - Google Patents

Abstract

EN UN NEUMATICO PARA MARCHA EN PINCHADO CON UNA GOMA DE REFUERZO, OBSERVANDO UNA SECCION DEL MONTAJE DE LLANTA DEL NEUMATICO, INFLADO BAJO UNA PRESION DE AIRE CORRESPONDIENTE AL 15% DE UNA PRESION MAXIMA DE AIRE DE LA CUBIERTA, UNA PARTE SUPERIOR (C) DE LA GOMA DE REFUERZO (7) ESTA SITUADA HACIA DENTRO, EN UN SENTIDO RADIAL DE LA CUBIERTA, DESDE UN SEGMENTO LINEAL ESPECIFICADO (PA) CONECTANDO UN CENTRO (P) DE UN ARCO EN UN PERFIL DE PESTAÑA DE LA LLANTA (15), HASTA UNA INTERSECCION (A) DE UNA LINEA RECTA (Q) TRAZADA DESDE EL CENTRO (P) HACIA LA CUBIERTA, CON UN ANGULO DE 60 RESPECTO A UNA LINEA RECTA (L) PARALELA A UNA LINEA DIAMETRAL DE LLANTA (RL), CON UNA SUPERFICIE INTERIOR DE LA CUBIERTA.

Description

Cubierta neumática

Esta invención se refiere a una cubierta neumática, y más en particular a una cubierta neumática radial del tipo de las llamadas cubiertas aptas para seguir rodando al haber quedado desinfladas, siendo por consiguiente dicha cubierta capaz de recorrer una distancia determinada encontrándose en un estado en el que la presión interna es cero o casi cero debido a un pinchazo o a algo similar. En particular, la invención se refiere a una cubierta neumática radial que tiene una relativamente gran relación de la altura de la sección a la anchura de la sección, o una relación de forma de no menos de 60, y una excelente durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado (en condiciones de rodadura con el neumático pinchado).

La US-A-4 261 405 describe una cubierta de este tipo que presenta las características del preámbulo de la reivindicación 1.

La cubierta radial del tipo de las cubiertas que son aptas para seguir rodando al haber quedado desinfladas (siendo dicha cubierta llamada de aquí en adelante cubierta apta para seguir rodando al haber quedado desinflada) es principalmente aplicada a vehículos tales como automóviles de turismo y vehículos similares en los que la carga que debe ser soportada por la cubierta es relativamente pequeña, y dicha cubierta debe satisfacer la condición de que, incluso si la cubierta queda repentinamente desinflada (o pinchada) durante la rodadura sobre una carretera general o durante la rodadura a alta velocidad sobre una autopista, la cubierta pueda rodar de manera estable sin perjudicar la estabilidad de manejo del vehículo o del automóvil de turismo, y en particular la cubierta pueda seguir rodando con estabilidad y en condiciones de seguridad hasta un sitio en el que pueda ser sustituida la cubierta, recorriendo una determinada distancia de 80-160 km, por ejemplo, sin separarse de la llanta usada (o de la llanta recomendada) y sin que se produzca rotura en la misma incluso al continuar rodando.

Con esta finalidad se proponen cubiertas que son aptas para seguir rodando al haber quedado desinfladas y presentan varias estructuras, o se propone a veces una combinación de una cubierta y una llanta totalmente estudiada para ser usada con la misma. Las cubiertas que están relacionadas con estas propuestas se dividen en términos generales en cubiertas con un perfil superbajo de la sección que tienen una relación de forma de menos de 60 y cubiertas que tienen una relación de forma de no menos de 60 y presentan una altura relativamente grande de la sección.

Con respecto a las cubiertas cuya sección tiene un perfil superbajo, un ejemplo de una cubierta que es apta para seguir rodando al haber quedado desinflada, tiene una excelente rentabilidad y resulta práctica en extremo teniendo buena salida en los mercados es el consistente en una cubierta que tiene una estructura que es tal que, según se aprecia en una sección de una cubierta 21 que está ilustrada en la Fig. 5, las de un par de gruesas tiras de caucho de refuerzo 29 que tienen cada una sección falciforme están aplicadas a una cara interior de una hoja 26-1 de la carcasa que es la hoja más interior y se extiende desde una parte 22 que constituye el talón y por una parte 23 que constituye el flanco hasta una parte extrema de una parte 24 que constituye la banda de rodadura. Sin embargo, este tipo de cubierta no puede evitar el incremento del coste, por lo cual estas cubiertas son frecuentemente montadas en vehículos caros que están hechos para circular a alta velocidad, tales como son los coches deportivos, los coches de tipo deportivo y los coches similares.

En la cubierta 21 que tiene las gruesas tiras de caucho de refuerzo 29, la carcasa radial 26 tiene una estructura que consta de dos o más hojas y comprende una hoja vuelta arriba 26-1 que está pasada en torno a un alma 25 del talón desde el interior de la cubierta hacia el exterior de la misma y una hoja descendente 26-2 que envuelve la hoja vuelta arriba 26-1 por el exterior a fin de mitigar en la medida de lo posible el grado de deformación que es ocasionado en condiciones de rodadura con el neumático desinflado. Asimismo, un caucho rigidizador duro 27 que se extiende desde una superficie periférica exterior del alma 25 del talón hasta un punto cercano a una anchura máxima S de la cubierta está dispuesto de forma tal que queda intercalado entre la hoja vuelta arriba 26-1 y la hoja descendente 26-2. Además, una capa cauchutada que contiene hilos de Kevlar o hilos de acero en la misma (que es la llamada hoja suplementaria) está a veces dispuesta de forma tal que se extiende desde la parte 22 que constituye el talón hasta la parte 23 que constituye el flanco.

Recientemente, las cubiertas que tienen una altura relativamente grande de la sección como se ha mencionado anteriormente son frecuentemente montadas en automóviles de turismo de importación de la gama alta y en automóviles de turismo nacionales de la gama alta que tienen un desplazamiento relativamente grande. En este caso, es posible que la cubierta ruede estando desinflada en cooperación con la llanta instalada. En cuanto a la llanta, es predominantemente utilizado un tipo en el que está incorporado en la llanta un elemento de soporte de la cubierta.

En la cubierta que tiene la estructura que está ilustrada en la Fig. 5, a fin de mejorar la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado se proponen y se ponen en práctica un método según el cual se incrementa el espesor o la altura de la tira de caucho de refuerzo 29, un método según el cual se incrementa en gran medida la dureza o el módulo del propio caucho, y métodos similares. Estos métodos presentan sin embargo limitaciones en materia de la producción, del incremento de los costes y de aspectos similares. Por consiguiente, cuando la presión interna de la cubierta pasa a ser repentinamente cero, en particular no puede asegurarse suficientemente la estabilidad de manejo del vehículo durante la marcha a alta velocidad, y tampoco resulta suficiente la durabilidad de la cubierta al continuar rodando estando desinflada, por lo cual es deseable desarrollar una cubierta que asegure estas prestaciones y que presente una mejorada durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado.

Cuando está incorporado en la llanta un elemento de soporte de la cubierta, el montaje de la cubierta en la rueda no es fácil, es decir que se tiene un problema en cuanto a la llamada propiedad de montaje de la cubierta en la llanta. Asimismo, resulta inevitable un considerable incremento del peso del conjunto formado por la rueda y la cubierta, y se da un considerable incremento de la masa no suspendida del vehículo, con lo cual empeora considerablemente el confort del vehículo en condiciones de marcha contra las vibraciones. Por consiguiente, surge el problema de que la anteriormente mencionada incorporación del elemento de soporte de la cubierta es inadecuada para los automóviles de turismo de la gama alta.

Es por consiguiente un objetivo de la invención el de aportar una cubierta neumática que tenga en particular una relación de forma de no menos de 60 y en la cual esté garantizada en condiciones de seguridad la marcha del vehículo tal como un automóvil de turismo o un vehículo similar incluso si se produce una rápida fuga de aire debido a un pinchazo o a algo similar, siendo al mismo tiempo mantenidos dentro de límites aceptables la buena propiedad de montaje de la cubierta en la llanta y el confort de marcha contra las vibraciones sin que surjan inconvenientes en la producción y sin que surjan notables incrementos de los costes, y siendo al mismo tiempo mejoradas hasta un nivel satisfactorio para el usuario las prestaciones que se supone que debe ofrecer una cubierta apta para seguir rodando al haber quedado desinflada y que son las consistentes en la prestación que consiste en impedir que la cubierta se separe de la llanta en condiciones de rodadura con la cubierta desinflada y en la durabilidad.

Según la invención, en una cubierta neumática que comprende una carcasa radial que consta de al menos una hoja de hilos cauchutados, se extiende entre las de un par de almas de los talones que están embebidas en las de un par de partes que constituyen los talones y refuerza un par de partes que constituyen los flancos y una parte que constituye la banda de rodadura, un caucho rigidizador que se extiende con sección decreciente desde una superficie periférica exterior del alma del talón hacia la parte que constituye la banda de rodadura, comprendiendo dicha carcasa una hoja vuelta arriba que está pasada en torno al alma del talón desde el interior de la cubierta hacia el exterior de la misma rodeando al caucho rigidizador, y un par de tiras de caucho de refuerzo que tienen cada una sección falciforme y se extienden cada una junto a una cara interior de una hoja vuelta arriba que es la más interior desde un sitio cercano al alma del talón en la parte que constituye el talón y por la parte que constituye el flanco hasta una parte extrema de la parte que constituye la banda de rodadura, se prevé el mejoramiento consistente en que en una sección del conjunto formado por la cubierta y la llanta cuando la cubierta está montada en una llanta recomendada e inflada a una presión interna correspondiente al 15% de la máxima presión de aire para la cubierta la cúspide del caucho rigidizador está situada hacia el interior en una dirección radial de la cubierta con respecto a un segmento de línea PA que une un centro P de un arco de un perfil del borde de la llanta con una intersección A de una línea recta trazada desde el centro P hacia la cubierta a un ángulo de 60º con respecto a una línea recta paralela a una línea diametral de la llanta con una superficie interior de la cubierta.

Las expresiones "máxima presión de aire" y "llanta recomendada" que aquí se utilizan se ajustan al Manual de Normas de 1998 de la Organización Técnica Europea del Sector de los Neumáticos y las Llantas (a lo que se llama de aquí en adelante norma ETRTO). Más en detalle, se usan los valores numéricos y las dimensiones de las llantas que se describen en la "Tabla de presiones de aire y capacidades de carga" y en la "Tabla llantas recomendadas" para definir cada tipo de cubierta según norma ETRTO.

Además, la frase "montaje de la cubierta en una llanta recomendada" significa un estado de montaje en el que la cubierta montada en la llanta recomendada es inflada a una presión de aire superior a la máxima presión de aire para montar suficientemente la cubierta en la llanta recomendada, y entonces el aire o gas que había sido introducido es evacuado hasta una presión interna de cero mientras se mantiene suficientemente el estado de montaje. Como alternativa, la evacuación del aire introducido puede ser ajustada para que se llegue a una presión correspondiente al 15% de la máxima presión de aire antes de llegar a una presión interna de cero. Asimismo, la expresión "línea diametral de la llanta" significa una línea recta paralela a un eje de rotación de la cubierta en un valor real de un diámetro (\phiD) de la llanta en cada llanta recomendada descrita en un capítulo titulado "Perfil de la Llanta" de la norma ETRTO.

En realizaciones preferibles de la invención, un hilo al menos usado para la hoja vuelta arriba de la carcasa es un hilo de acero, y una parte vuelta arriba de la hoja vuelta arriba establece contacto con un cuerpo principal de la hoja vuelta arriba en un punto situado hacia el interior con respecto al segmento de línea PA en la dirección radial de la cubierta, y la parte vuelta arriba de la hoja vuelta arriba se extiende por sobre la cúspide del caucho rigidizador y establece contacto con el cuerpo principal de la hoja vuelta arriba en un punto situado más allá de la cúspide del caucho rigidizador. Además, la expresión "cuerpo principal de la hoja vuelta arriba" aquí utilizada significa una parte de la hoja vuelta arriba que no es la parte vuelta arriba y se extiende entre las almas de los talones.

En otras realizaciones preferibles de la invención, el hilo de acero para la hoja vuelta arriba tiene una estructura de torsión del hilo de 1 x n (n es un entero de 2-7), y un diámetro de filamento del hilo de acero está situado dentro de una gama de diámetros de 0,125-0,275 mm, y una relación del espesor Gf del caucho entre una superficie exterior de la cubierta y una superficie exterior de una hoja que es la más exterior sobre el segmento de línea PA al máximo espesor Gh de la tira de caucho de refuerzo (Gf/Gh) está situada dentro de una gama de relaciones de 0,8-1,4.

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

La Fig. 1 es una vista en sección de la mitad izquierda de un conjunto que consta de una realización de la cubierta neumática según la invención con una llanta;

la Fig. 2 es una vista en sección ampliada de una parte principal del conjunto que está ilustrado en la Fig. 1;

la Fig. 3 es un rontgenograma que ilustra esquemáticamente un hilo de acero cauchutado usado para una hoja de la carcasa;

la Fig. 4 es un rontgenograma que ilustra esquemáticamente tan sólo un hilo de acero excluyendo el caucho ilustrado en la Fig. 3;

la Fig. 5 es una vista en sección de la mitad izquierda de un conjunto que consta de la cubierta neumática convencional con una llanta;

la Fig. 6 es una vista en sección de la mitad izquierda que ilustra el conjunto ilustrado en la Fig. 5 cuando la cubierta está desinflada;

la Fig. 7 es un gráfico que ilustra una relación entre el porcentaje de deformación y la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado;

la Fig. 8 es una vista en sección de la mitad izquierda del conjunto formado por la cubierta y la llanta en la que se ilustran la zona de tracción y la zona de compresión;

la Fig. 9 es un gráfico que ilustra una relación entre una relación Cr/Ar y el porcentaje de deformación;

la Fig. 10 es un gráfico que ilustra otra relación entre el porcentaje de deformación y la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado;

la Fig. 11 es un gráfico que ilustra una relación entre una relación Gf/Gh y el porcentaje de deformación;

la Fig. 12 es un gráfico que ilustra la otra relación entre el porcentaje de deformación y la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado; y

la Fig. 13 es un gráfico que ilustra una relación entre una relación Gf/Gh y la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado/peso de la cubierta.

Se describe a continuación una realización de la invención haciendo referencia a las Figs. 1-4. En la Fig. 1 se muestra un conjunto que consta de la cubierta y la llanta y ha sido formado a base de montar la cubierta neumática según la invención en una llanta recomendada, y la Fig. 2 es una vista en sección ampliada de una parte principal ilustrada en la Fig. 1, y la Fig. 3 es un rontgenograma esquemático de un hilo de acero cauchutado usado para una hoja de la carcasa en la cubierta, y la Fig. 4 es un rontgenograma esquemático de solamente un hilo de acero excluyendo el caucho ilustrado en la Fig. 3.

En la Fig. 1, el número de referencia 1 es una cubierta neumática para un automóvil de turismo. La cubierta 1 comprende un par de partes 2 que constituyen los talones, un par de partes 3 que constituyen los flancos, una parte 4 que constituye la banda de rodadura y está unida a ambas partes 3 que constituyen los flancos, y una carcasa radial 6 que consta de una o varias hojas de hilos cauchutados, y en concreto de dos hojas en la realización ilustrada, se extiende entre las de un par de almas 5 de los talones que están embebidas en las partes 2 que constituyen los talones, y refuerza las partes 2, 3, 4.

La carcasa 6 de la realización ilustrada comprende una hoja vuelta arriba 6-1 que está pasada en torno al alma 5 del talón desde el interior de la cubierta hacia el exterior de la misma formando una parte vuelta arriba 6-1u que tiene un extremo 6-1uE de la parte vuelta arriba, y una hoja descendente 6-2 que envuelve un cuerpo principal de la hoja vuelta arriba 6-1 y la parte vuelta arriba 6-1u por el exterior y termina en las inmediaciones del alma 5 del talón. En la carcasa 6 de la realización ilustrada, la hoja vuelta arriba 6-1 forma una hoja de la carcasa que es la hoja más interior. Además, la carcasa 6 puede comprender solamente la hoja vuelta arriba 6-1 sin usar la hoja descendente 6-2.

La cubierta 1 tiene un caucho rigidizador 7 que se extiende con sección decreciente desde una superficie periférica exterior del alma 5 del talón hacia la parte 4 que constituye la banda de rodadura. La hoja vuelta arriba 6-1 envuelve el caucho rigidizador 7 con su cuerpo principal y con la parte vuelta arriba 6-1u. De entre los de las hojas que constituyen la carcasa 6, el hilo al menos usado para la hoja vuelta arriba 6-1 es un hilo de acero. Además, el hilo para la hoja vuelta arriba 6-1 puede ser un hilo de fibra orgánica tal como un hilo de rayón, un hilo de nilón o un hilo similar. La invención es aquí descrita con respecto al uso del hilo de acero en todas las hojas de la carcasa 6.

Sobre una periferia exterior de la carcasa 6 está dispuesto un cinturón 8 que refuerza la parte 4 que constituye la banda de rodadura. El cinturón 8 comprende dos o más capas, que son dos capas de hilos entrecruzados en la realización ilustrada y son según es de desear dos capas de hilos de acero entrecruzados, y dicho cinturón tiene además una capa de hilo de fibra orgánica que está ilustrada mediante una línea de trazos en la Fig. 1, envuelve las dos capas de hilos de acero entrecruzados y es, por ejemplo, una capa de hilo de nilón-66 o de hilo de Kevlar arrollado helicoidalmente. Las capas de hilos de acero entrecruzados están dispuestas de forma tal que los hilos de acero de estas capas quedan entrecruzados unos con otros con respecto a un plano ecuatorial E de la cubierta. En la realización ilustrada, una anchura de la capa de hilo de acero adyacente a la carcasa 6 es mayor que la de una capa exterior de hilo de acero.

Asimismo, la cubierta 1 está provista de un par de tiras de caucho de refuerzo 9, lo cual es inherente a una cubierta apta para seguir rodando al haber quedado desinflada, teniendo cada una de dichas tiras de caucho de refuerzo una sección falciforme y estando cada una de dichas tiras de caucho de refuerzo situada junto a una cara interior de la capa vuelta arriba 6-1 de la carcasa 6. A fin de que la tira de caucho de refuerzo 9 soporte de manera estable el peso total del vehículo en marcha incluso a una presión interna de cero e impida que la cubierta 1 se separe de la llanta usada y la rotura de la cubierta 1 y pueda además mantener la estabilidad de marcha al producirse un pinchazo repentino durante la rodadura a alta velocidad, y concretamente a una velocidad de 80-160 km/h, por ejemplo, una región central de la tira de caucho de refuerzo en la dirección radial de la cubierta es una parte gruesa que tiene un espesor máximo Gh = 8-12 mm, mientras que ambas regiones extremas de la misma en la dirección radial son de sección decreciente. El número de referencia 10 es un revestimiento interior de caucho butilo halogenado que tiene impermeabilidad al aire. Por consiguiente, la cubierta 1 es un neumático sin cámara de aire.

En la Fig. 1 está ilustrado en sección un conjunto que consta de la cubierta y la llanta y ha sido formado a base de montar la cubierta 1 en una llanta recomendada 15 (según la norma ETRTO anteriormente mencionada, ilustrada tan sólo mediante una línea del perfil), estando la cubierta inflada a una ligera presión de aire correspondiente al 15% de una máxima presión de aire de la cubierta 1 (según la norma ETRTO anteriormente mencionada). La sección del conjunto inflado a la ligera presión de aire mencionada debe satisfacer en su conjunto la condición siguiente:

Es decir, suponiendo una línea recta L que pasa por un centro P de un arco de un perfil de un borde 15F de la llanta 15 y que está trazada paralelamente a la anteriormente mencionada línea diametral RL de la llanta, y una intersección A de una línea recta Q trazada desde el centro P hacia la cubierta 1 a un ángulo de 60º con respecto a la línea recta L con una superficie interior de la cubierta 1, un segmento de línea PA que une el centro P con la intersección A es una línea de referencia. Por consiguiente, una cúspide C del caucho rigidizador 7 en la dirección radial de la cubierta 1 está situada hacia el interior con respecto a la línea de referencia PA en la dirección radial de la cubierta 1.

Naturalmente, esto significa que la parte vuelta arriba 6-1u de la hoja vuelta arriba 6-1 establece contacto con el cuerpo principal de la hoja vuelta arriba 6-1 hacia el interior con respecto a la línea de referencia PA en la dirección radial de la cubierta 1. En otras palabras, la parte vuelta arriba 6-1u de la hoja vuelta arriba 6-1 se extiende por sobre la cúspide C del caucho rigidizador 7 extendiéndose hacia el exterior en la dirección radial de la cubierta 1, y una parte de la parte vuelta arriba 6-1u que se extiende por sobre la cúspide C del caucho rigidizador 7 está dispuesta de forma tal que está en contacto con el cuerpo principal de la hoja vuelta arriba 6-1.

Se describe a continuación el resultado de la investigación llevada a cabo por los inventores con respecto a la cubierta que tiene una relación de forma de no menos de 60.

Haciendo referencia a la Fig. 6, que ilustra la cubierta 21 ilustrada en la Fig. 5 en el estado en el que la misma se encuentra desinflada y bajo carga, con la cubierta desinflada la altura SH de la sección de la cubierta con una máxima presión de aire está deformada por una gran deformación \delta. Al devenir más grande la deformación \delta, disminuye la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado, mientras que al devenir pequeña la deformación \delta, mejora la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado. Esto significa que la deformación \delta es inversamente proporcional a la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado, como se menciona más adelante.

A fin de hacer que la deformación \delta sea lo más pequeña posible, se requiere (a) hacer que sea lo mayor posible la rigidez a la flexión por unidad de anchura en la dirección circunferencial de la cubierta en una sección de la cubierta, o intentar incrementar la rigidez a la flexión del hilo de la carcasa 6; (b) que la zona de tracción se encuentre en una región que se extienda desde la parte 2 que constituye el talón hasta la parte 3 que constituye el flanco y que la hoja vuelta arriba 6-1 y su parte vuelta arriba 6-1u y la hoja descendiente 6-2 estén dispuestas de forma tal que actúen efectivamente en esta zona de tracción; y (c) que se haga que el caucho rigidizador 7 produzca el efecto de reprimir adecuadamente la deformación por flexión.

Con respecto al punto (a):

En la carcasa convencional 26 es habitual usar hilo de rayón en cada una de las hojas 26-1 y 26-2. Tras haber sido preparadas una cubierta 21A que usa hilos de acero (estructura de torsión de los hilos 1x5x0,15) que tienen una rigidez a la flexión mayor que la del hilo de rayón en cada una de las hojas que consisten en la hoja vuelta arriba 26-1 y la hoja descendiente 26-2, una cubierta 21B que usa los hilos de rayón convencionales, y una cubierta comparativa 21C que usa hilos de poliéster, es medido el porcentaje de deformación ((\delta/SH)x100%) de cada una de estas cubiertas, y es asimismo llevado a cabo un ensayo para determinar la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado con respecto a estas cubiertas. Además, cada una de estas cubiertas tiene la estructura convencional que está ilustrada en la Fig. 5 y unas dimensiones de la cubierta de 215/65R15.

El porcentaje de deformación es del 37,8% en la cubierta convencional 21B y del 38,5% en la cubierta comparativa 21C, mientras que dicho porcentaje de deformación es mantenido al nivel de un 35,0% en la cubierta 21A (que usa los hilos de acero).

La durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado es evaluada empujando cada una de las cubiertas sobre un tambor que está en rotación a una velocidad periférica de 89 km/h estando la cubierta a una presión interna de cero (que es el estado que se da al haber sido retirado el obús de la válvula) y sometida a una carga de 540 kp, que es la carga correspondiente a aproximadamente un 76% de la máxima capacidad de carga (de 710 kp) de la cubierta, y midiendo la distancia recorrida hasta producirse avería.

Los resultados de la evaluación están representados por un índice sobre la base de que el índice de la cubierta convencional 21B es de 100, y cuanto mayor es el índice, tanto mejor es la durabilidad. El valor del índice de la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado es de 95 en el caso de la cubierta comparativa 21C, mientras que dicho valor del índice es de 138 en el caso de la cubierta 21A en la que se usa la hoja de hilo de acero en la carcasa 26. Estos resultados están ilustrados en la Fig. 7 en forma de una relación existente entre el porcentaje de deformación (%) y la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado (índice).

Como se ve por la Fig. 7, en la cubierta 21A que usa los hilos de acero en las hojas 26-1, 26-2 de la carcasa 26 el porcentaje de deformación (%) puede ser menor que los de las otras cubiertas 21B, 21C, y en dicha cubierta 21A está considerablemente mejorada la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado. Es también evidente que el porcentaje de deformación (%) y la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado guardan en sustancia una relación de proporcionalidad inversa.

Con respecto al punto (b):

Cuando la cubierta 21A que usa la hoja de hilo de acero en la carcasa 26 de la cubierta convencional 21 ilustrada en la Fig. 5 es deformada en gran medida en el estado de rodadura con la cubierta desinflada como se ilustra en la Fig. 6, son medidas en una sección en el estado de deformación en condiciones de rodadura con el neumático desinflado las regiones de distribución de la deformación por tracción y de la deformación por compresión en una dirección a lo largo del hilo de la hoja. Los resultados están ilustrados en la Fig. 8.

Como se ve por la Fig. 8, existe una región de deformación por tracción en la zona \alpha, que está ilustrada mediante una línea continua circundante que se encuentra hacia el interior con respecto al segmento de línea PA en la dirección radial de la cubierta y en el interior de la cubierta en la parte 22 que constituye el talón y en sus inmediaciones, y por consiguiente existe una región de compresión hacia el exterior con respecto a la zona \alpha y a las líneas de trazos. Además, existe una región de deformación por tracción en la zona \beta, que está ilustrada mediante una línea continua circundante en el exterior de la cubierta en la parte 23 que constituye el flanco, y por consiguiente existe una región de compresión hacia el interior con respecto a la zona \beta y a las líneas de trazos. Asimismo, la zona \beta es una zona que va desde un punto correspondiente a una altura h que es la altura más interior desde la línea diametral RL de la llanta en la dirección radial de la cubierta y es de 0,35 veces una altura SHp de la hoja 26-1 que es la más interior desde la línea diametral RL de la llanta hasta un punto que corresponde a una altura H que es la altura más exterior desde la línea diametral RL de la llanta en la dirección radial de la cubierta y es de 0,90 veces la altura SHp.

Cuando como hilo de la hoja de la carcasa existente en estas zonas \alpha, \beta se usan los hilos de acero, la gran rigidez a la tracción que es inherente al hilo de acero puede ser utilizada ventajosamente para reducir la deformación \delta, y por consiguiente es posible reducir el porcentaje de deformación (%). En particular, en la cubierta que tiene una relación de forma de no menos de 60, la extensión de la zona de tracción \alpha es amplia y el valor de la deformación por tracción es grande, por lo cual la cúspide C del caucho rigidizador 7 es situada hacia el interior con respecto a la línea de referencia (al segmento de línea) PA (véanse las Figs. 1 y 2) en la dirección radial de la cubierta 1, y se hace que la parte vuelta arriba 6-1u de la hoja vuelta arriba 6-1 de la carcasa 6 quede en contacto con el cuerpo principal de la hoja vuelta arriba 6-1, con lo cual es reducido en gran medida el porcentaje de deformación (%) de la cubierta 1 durante la rodadura con la cubierta desinflada, viéndose con ello considerablemente mejorada la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado. Considerando la zona \beta en la que actúa el esfuerzo de deformación por tracción, es ventajoso situar el extremo 6-1uE de la parte vuelta arriba 6-1u de la hoja vuelta arriba 6-1 en la zona \beta para la reducción del porcentaje de deformación (%) y para el mejoramiento de la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado.

Esto se estudia mediante una comparación de la cubierta comparativa 21A anteriormente mencionada con las cubiertas 1 de los Ejemplos 1-3 que tienen la estructura ilustrada en las Figs. 1 y 2. Estas cubiertas tienen unas dimensiones de la cubierta de 215/65R15. Haciendo referencia a la Fig. 2, una relación (Cr/Ar) de la altura Cr de la cúspide C del caucho rigidizador medida desde la línea diametral RL de la llanta a la altura Ar de la intersección A de la línea de referencia (del segmento de línea) PA medida desde la línea diametral RL de la llanta es de 0,45 en el Ejemplo 1, de 0,71 en el Ejemplo 2 y de 0,88 en el Ejemplo 3.

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Se prevén por separado cubiertas de los Ejemplos Comparativos 1-3, en las cuales la relación Cr/Ar es de 1,10 en el Ejemplo Comparativo 1, de 1,33 en el Ejemplo Comparativo 2 y de 1,55 en el Ejemplo Comparativo 3.

Primeramente, el porcentaje de deformación de la cubierta es del 32,8% en el Ejemplo 1, del 34,0% en el Ejemplo 2, del 34,7% en el Ejemplo 3, del 35,1% en el Ejemplo Comparativo 1, del 35,0% en el Ejemplo Comparativo 2 y del 35,0% en el Ejemplo Comparativo 3. A propósito, el porcentaje de deformación de la cubierta 21A es del 35,0%. Estos resultados están registrados gráficamente en la Fig. 9.

Entonces es llevado a cabo bajo condiciones iguales a las anteriormente mencionadas y con respecto a estas cubiertas el ensayo para determinar la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado. La distancia recorrida hasta que se produce avería es representada mediante un índice sobre la base de que el índice de la cubierta 21A es de 100.

Como resultado de ello, el índice de la distancia recorrida es de 128 en el Ejemplo 1, de 110 en el Ejemplo 2, de 103 en el Ejemplo 3, de 100 en el Ejemplo Comparativo 1, de 101 en el Ejemplo Comparativo 2 y de 101 en el Ejemplo Comparativo 3. Estos resultados están ilustrados en la Fig. 10.

Como se ve por los resultados de ensayo anteriormente expuestos, puede hacerse que la relación Cr/Ar sea de menos de 1,0, y que según lo deseado sea de 0,45-0,88.

Como se ha mencionado anteriormente, la durabilidad de la cubierta 1 en condiciones de rodadura con la cubierta desinflada se ve mejorada en gran medida a base de aplicar el hilo de acero a al menos la hoja vuelta arriba 6-1 de entre las hojas de la carcasa 6, situar la cúspide C del caucho rigidizador 7 hacia el interior con respecto a la línea de referencia PA en la dirección radial de la cubierta, y hacer que la parte vuelta arriba 6-1u de la hoja vuelta arriba 6-1 establezca contacto con el cuerpo principal de la hoja vuelta arriba 6-1 hacia el interior con respecto a la línea de referencia PA en la dirección radial de la cubierta.

Con respecto al punto (c):

Como resultado de la investigación efectuada con respecto a la situación de la avería y a la forma de la avería de la cubierta 1 en el Ejemplo 1 en el estado de rodadura con el neumático desinflado, se ha confirmado que la situación de la avería no es la tira de caucho de refuerzo 9, sino que es el caucho rigidizador 7, y que la forma de la avería es la rotura del caucho rigidizador 7. Ahora bien, se investiga con respecto a las cubiertas 1 de los Ejemplos 4-8 una relación existente entre una relación (Gf/Gh) de un espesor Gf (mm) del caucho entre una superficie exterior de la cubierta 1 y una cara exterior de una hoja de la carcasa 6 que es la hoja más exterior u hoja descendente 6-2 sobre la línea de referencia PA a un máximo espesor Gh (mm) de caucho de la tira de caucho de refuerzo 9 y la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado. Estas cubiertas tienen las mismas dimensiones de la cubierta como en los Ejemplos 1-3, y las condiciones de ensayo son iguales a las anteriormente mencionadas. Los resultados están indicados en la Tabla 1. En particular es importante la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado referida al peso de la cubierta, y la misma está representada por un índice del índice de durabilidad/peso sobre la base de que el índice del Ejemplo 1 es de 100 en la Tabla 1.

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TABLA 1

1

Como se ve por la Tabla 1, cuando se hace que el espesor Gf de caucho sea cercano al máximo espesor Gh del caucho de la tira de cauchoo de refuerzo 9, disminuye el porcentaje de deformación (%) y mejora en la cantidad reducida la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado, pero sigue produciéndose avería en el caucho rigidizador 7. Por otro lado, cuando el espesor Gf de caucho sobrepasa el máximo espesor Gh de caucho, el grado de disminución del porcentaje de deformación no sigue ya aumentando y el mejoramiento de la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado no es ya tan manifiesto, y la situación de la avería se desplaza a la tira de caucho de refuerzo 9. Asimismo, cuando la relación Gf/Gh es de más de 1,0, se alcanza el punto de saturación de la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado.

Los resultados están registrados gráficamente en las Figs. 11-13. Como se ve por la Tabla 1 y por las Figs. 11-13, el valor óptimo de la relación Gf/Gh para la durabilidad en condiciones de rodadura con el neumático desinflado referida al peso de la cubierta es de aproximadamente 1,1, y una gama de valores aplicable para la relación Gf/Gh es la de 0,8-1,4.

La estructura de torsión del hilo de acero usado en la carcasa 6, 26 de la cubierta anteriormente mencionada es la de 1x5x0,15. Además, el hilo de acero que tiene una estructura de torsión del hilo de 1 x n (n es un entero de 2-7) y un diámetro de filamento de 0,125-0,275 mm es adecuado para las hojas 6-1, 6-2 de la carcasa 6 de la cubierta 1.

Es favorable que el hilo de acero usado en la invención tenga una propiedad de gran alargamiento que sea tal que el alargamiento total de rotura de un hilo al desnudo (según la JISG3510-1986) (JIS = Normas Industriales Japonesas) sea de no menos de un 3,5%, y según lo deseable, de no menos de un 4,0%. Sin embargo, el hilo de acero debe satisfacer una propiedad basada en el ensayo que se indica a continuación.

En las Figs. 3 y 4, está situada dentro de una gama de valores de 0,45-0,95 una relación del área total ocupada por los filamentos de acero en un área de un material compuesto de hilo y caucho excluyendo una parte proyectada desde un filamento que es el más exterior (relación R de ocupación del área) en una longitud de 15 mm en una dirección longitudinal seleccionada opcionalmente en el rontgenograma de un material compuesto de hilo y caucho sacado de las hojas 6-1, 6-2 de la carcasa 6. La longitud de 15 mm en la dirección longitudinal del hilo significa 15 mm como longitud del hilo en el rontgenograma. La relación R de ocupación del área está representada por R = F/A cuando el área del material compuesto de hilo y caucho es en su conjunto (parte sombreada) A y el área ocupada por la totalidad de los filamentos en el material compuesto es F.

En el caso de la carcasa 6 de una hoja, la relación R de ocupación del área es un promedio de 10 valores medidos cuando los rayos X son aplicados a la parte 3 que constituye el flanco en las inmediaciones de un punto S de una anchura máxima de la cubierta 1 en una dirección perpendicular a la superficie de la parte 3 que constituye el flanco en 10 sitios en la dirección circunferencial de la cubierta usando el modelo K-2 fabricado por la Softec Co., Ltd. para obtener 10 rontgenogramas. Cuando la carcasa 6 consta de dos hojas, es difícil llevar a cabo una medición con precisión porque los materiales compuestos de hilo y caucho de estas hojas se superponen unos a otros, por lo cual tras haber sido sacada de la cubierta 1 cada hoja es obtenido el rontgenograma con respecto a cada hoja de la misma manera como se ha mencionado anteriormente para determinar la relación R de ocupación del área como promedio de 10 valores medidos.

Cuando la relación R de ocupación del área es de menos de 0,45, el área de contacto entre cada filamento y el caucho aumenta, con lo cual es más reprimida la propagación de la corrosión debido al contenido de agua, pero el módulo de tracción del hilo de acero deviene demasiado bajo, y por consiguiente no puede ser satisfecha la necesidad relativa a la rigidez a la flexión de la carcasa 6, mientras que cuando la relación R de ocupación del área es de más de 0,95, el propio filamento difícilmente se deforma, y se ve empeorada la resistencia a la fatiga por compresión. Además, la relación R de ocupación del área está preferiblemente situada dentro de una gama de valores de 0,50-0,90, y más en particular de 0,55-0,75.

El hilo de acero usado en las hojas 6-1, 6-2 de la carcasa 6 es el llamado hilo de torsión no apretada, que tiene en el interior de una envolvente exterior del hilo un amplio espacio en el cual los filamentos son considerablemente independientes en la matriz de caucho y están en contacto unos con otros en un punto. En el hilo de torsión no apretada que tiene una determinada relación R de ocupación del área, el área de contacto entre cada filamento del hilo y el caucho puede ser incrementada hasta un máximo para reprimir la abrasión debida a la fricción entre los distintos filamentos o destrucción molecular interfacial, y puede también impedirse la penetración de agua al interior del espacio existente entre los distintos filamentos del hilo, y por consiguiente puede reprimirse la propagación de la corrosión debido al agua, que redunda principalmente en la degradación de la durabilidad del hilo de acero, siendo así mejorada en gran medida la resistencia a la corrosión. Además, la existencia de una mayor cantidad de caucho en el interior del hilo de acero contribuye a incrementar la rigidez a la flexión del hilo de acero.

Como se ha mencionado anteriormente, según la invención se puede disponer de cubiertas neumáticas que tengan en particular una relación de forma de no menos de 60 y conserven una buena propiedad de montaje de la cubierta en la llanta sin usar el elemento de soporte de la cubierta y mantengan el confort de marcha contra las vibraciones a un nivel aceptable sin un considerable incremento del coste y sin que se vea perjudicada la productividad en la operación de formación de la cubierta con vistas a la producción, y que garanticen la marcha en condiciones de seguridad del vehículo tal como un automóvil de turismo o un vehículo similar incluso al producirse una rápida fuga de aire debido a un pinchazo a algo similar, y que puedan mejorar la prestación de impedir que la cubierta se separe de la llanta y la durabilidad en condiciones dde rodadura con el neumático desinflado hasta niveles que resulten satisfactorios para el usuario como cubiertas aptas para seguir rondando al haber quedado desinfladas.

Claims (6)

1. Cubierta neumática (1) que comprende una carcasa radial (6) que consta de al menos una hoja de hilos cauchutados, se extiende entre las de un par de almas (5) de los talones que están embebidas en las de un par de partes (2) que constituyen los talones y refuerza un par de partes (3) que constituyen los flancos y una parte (4) que constituye la banda de rodadura, un caucho rigidizador (7) que se extiende con sección decreciente desde una superficie periférica exterior del alma (5) del talón hacia la parte (4) que constituye la banda de rodadura, comprendiendo dicha carcasa (6) una hoja vuelta arriba (6-1) que está pasada en torno al alma (5) del talón desde el interior de la cubierta hacia el exterior de la misma rodeando al caucho rigidizador (7), y un par de tiras de caucho de refuerzo (9) que tienen cada una sección falciforme y se extienden cada una junto a una cara interior de una hoja vuelta arriba que es la más interior desde un sitio cercano al alma (5) del talón en la parte (2) que constituye el talón y por la parte (3) que constituye el flanco hasta una parte extrema de la parte (4) que constituye la banda de rodadura; estando dicha cubierta neumática caracterizada por el hecho de que en una sección del conjunto formado por la cubierta y la llanta cuando la cubierta (1) está montada en una llanta recomendada (15) e inflada a una presión interna correspondiente al 15% de la máxima presión de aire para la cubierta la cúspide (C) del caucho rigidizador (7) está situada hacia el interior en una dirección radial de la cubierta con respecto a un segmento de línea (PA) que une un centro (P) de un arco de un perfil del borde de la llanta (15) con una intersección (A) de una línea recta (Q) trazada desde el centro (P) hacia la cubierta a un ángulo de 60º con respecto a una línea recta (L) paralela a una línea diametral (RL) de la llanta con una superficie interior de la cubierta.

2. Cubierta neumática como la reivindicada en la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que el hilo usado para la hoja vuelta arriba (6) es hilo de acero.

3. Cubierta neumática como la reivindicada en la reivindicación 1 o 2, caracterizada por el hecho de que una parte vuelta arriba (6-1u) de la hoja vuelta arriba (6-1) establece contacto con un cuerpo principal de la hoja vuelta arriba hacia el interior con respecto al segmento de línea (PA)en la dirección radial de la cubierta.

4. Cubierta neumática como la reivindicada en la reivindicación 3, caracterizada por el hecho de que la parte vuelta arriba (6-1u) de la hoja vuelta arriba (6-1) se extiende por sobre la cúspide (C) del caucho rigidizador (7) y establece contacto con el cuerpo principal de la hoja vuelta arriba en un punto situado encima de la cúspide del caucho rigidizador.

5. Cubierta neumática como la reivindicada en la reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que el hilo de acero para la hoja vuelta arriba (6-1) tiene una estructura de torsión del hilo de 1 x n (n es un entero de 2-7), y un diámetro de filamento del hilo de acero está situado dentro de una gama de diámetros de 0,125-0,275 mm.

6. Cubierta neumática como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por el hecho de que una relación del espesor (Gf) del caucho entre una superficie exterior de la cubierta y una cara exterior de una hoja que es la más exterior sobre el segmento de línea (PA) al máximo espesor (Gh) de la tira de caucho de refuerzo (Gf/Gh) está situada dentro de una gama de valores de 0,8-1,4.