ES2215438B1 - Cable de acero para el refuerzo de un articulo de caucho y neumaticos. - Google Patents

Cable de acero para el refuerzo de un articulo de caucho y neumaticos.

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Abstract

La presente invención consiste en un cable de acero que presenta una construccion de cordón formada mediante la torsión de una pluralidad de cordones de revestimiento, estando formado cada uno por la torsión de una pluralidad de filamentos alrededor de un cordón de núcleo formado mediante la torsión de una pluralidad de filamentos de torsión, en el que por lo menos uno del cordón de núcleo y los cordones de revestimiento presenta una construcción basada en la torsión de una o más capas de revestimiento, estando constituida cada una por una pluralidad de filamentos, alrededor de un núcleo compuesto de uno o una pluralidad de filamentos, y un diámetro de un filamento que constituye una capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior es mayor que el de un filamento que constituye por los menos una capa dispuesta hacia el interior del mismo, con lo cual se puede evitar la rotura prematura de los filamentos para mejorar la durabilidad del cable de acero.

Description

Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho y neumáticos.
Campo técnico
La presente invención se refiere a cables de acero utilizados como un elemento de refuerzo para artículos de caucho tales como un neumático, una cinta industrial y similares, y en particular tiene la intención de mejorar la durabilidad del artículo de caucho.
Técnica anterior
Un neumático como ejemplo típico de artículos de caucho, particularmente un neumático para vehículos de construcción, se monta sobre un camión basculante de grandes dimensiones o similar que se utiliza, por ejemplo, en una obra de ingeniería civil a gran escala o una obra de explotación de minerales, y además dicho neumático es sometido a condiciones extremas de trabajo sobre superficies irregulares soportando una carga pesada. Este tipo de neumático presenta, en general, una estructura de refuerzo en la que una carcasa que se extiende de forma toroidal entre un par de núcleos de cordones forma un esqueleto y asimismo una pluralidad de capas de banda están dispuestas en la cara exterior de la carcasa en dirección radial.
Como el neumático anterior para vehículos de construcción trabaja, en particular, sobre terreno irregular que presenta una superficie muy quebrada, bajo una carga pesada, la banda de rodadura del neumático experimenta deformaciones considerables y por lo tanto se le aplica de forma repetida una gran fuerza de compresión. A este fin, se utilizan cordones de acero como un elemento de refuerzo para la banda o la carcasa de este tipo de neumático, en los que se adopta una construcción de cordón como la de 7x(3+9+15) o similar, formada mediante la torsión de una pluralidad de cordones, formándose cada uno de dichos cordones mediante la torsión de una pluralidad de filamentos, con el fin de conseguir una carga de rotura para un gran diámetro de cable y de proporcionar buena resistencia a la fatiga.
Como se representa en la Figura 1, el cable que presenta la construcción de 7x(3+9+15) comprende un cordón de núcleo 10a formado mediante la disposición de dos capas de revestimiento 10b, 10c estando constituida cada una de ellas por una pluralidad de filamentos que presentan el mismo diámetro que el de un núcleo 10a alrededor de dicho núcleo 10a que está compuesto por tres filamentos, y seis cordones de revestimiento 11 presentando cada uno la misma construcción que la mencionada anteriormente y estando torcidos alrededor del cordón de núcleo. Además, la referencia numérica 12 es un filamento de envoltura.
Por otra parte, en el caso de un cable que presenta una construcción individual de torsión o una construcción de capas formada mediante la torsión de una pluralidad de filamentos, la suma de las resistencias de los filamentos como elemento constitucional no coincide con una resistencia del cable, sino disminuye ligeramente para cada uno de los filamentos inclinados con respecto a un eje del cable (a un ángulo de torsión) debido a la torsión.
Lo anteriormente citado es verdad en el caso del cable que presenta la construcción de cordón previamente citada. En el caso en que el cable presenta dicha construcción de cable, particularmente cuando el cable de la construcción de cordón está compuesto por filamentos de resistencia elevada, surge el problema de que la resistencia del cable disminuye hasta un punto en que tal fenómeno no tiene explicación en la reducción provocada por el ángulo de torsión en comparación con la suma de las resistencias de filamentos. Es decir, incluso cuando el cable de la construcción de cordón está realizado en filamentos de elevada resistencia, no se puede conseguir la mejora de la resistencia de cordón deseada.
En el cable que presenta la construcción de cordón destinada a ser el objeto de la invención, dado que el cordón de núcleo se extiende en dirección substancialmente recta en una parte central del cable y está sometido a fuerzas de constricción de todos los cordones de revestimiento dispuestos alrededor del cordón de núcleo, es normal que se provoque la concentración de tensión resultante de la constricción del cable, en una parte que une dichos cordones entre sí. Además, el cable convencional de la construcción de cordón presenta una construcción compuesta por filamentos que presentan un único diámetro según se representa en la Figura 1.
Cuando tal cable de la construcción de cordón está compuesto por filamentos de elevada resistencia, si se aplica tensión al cable, se ha confirmado que la concentración de tensión que resulta de la constricción del cordón de núcleo con cada uno de los cordones de revestimiento se incrementa y se rompe una parte de los filamentos antes de la rotura del cable. Es decir, cuando se aplica tensión al cable, un filamento de revestimiento dispuesto más hacia el exterior en punto de contacto entre los cordones, queda expuesto al estado de estar sometido a una carga de compresión en una dirección perpendicular a un eje del filamento mientras que se aplica una carga de tracción. Como resultado, se produce la rotura del filamento debido a la tensión de cizallamiento que se genera en el interior del filamento. Por lo tanto, en el cable de la construcción de cordón, es particularmente normal que se provoque prematuramente la rotura del filamento en los revestimientos dispuestos más hacia el exterior del cordón de núcleo y que se produzca la rotura prematura del cordón de revestimiento y de una parte de los filamentos y por lo tanto que se disminuya la propia resistencia del cable en una medida que no tiene explicación en la reducción que resulta del ángulo de torsión en comparación con la suma de las resistencias de los filamentos que constituyen el cable. Este fenómeno es particularmente notable cuando se utiliza un material de elevada resistencia en el filamento.
Exposición de la invención
Por lo tanto, un objetivo de la invención consiste en proporcionar un cable de acero que sea capaz de desarrollar una durabilidad satisfactoria al evitar la rotura prematura de una parte de los filamentos del cable que presenta la construcción de cordón con el fin de superar la reducción de la resistencia del cable, y en proporcionar un neumático que presente una durabilidad excelente utilizando dicho cable.
Los inventores han llevado a cabo varios estudios con respecto a los medios para superar el problema anteriormente citado, y han descubierto que cuando se aplica tensión al cable, resulta efectivo atenuar una influencia de carga de compresión en 30 la dirección perpendicular al eje del filamento aplicada a los filamentos del revestimiento dispuesto más hacia el exterior en la parte de contacto entre los cordones y también incrementar el diámetro del filamento en el revestimiento dispuesto más hacia el exterior, y como resultado se consiguen los objetivos de la invención.
Es decir, la idea y la construcción de la invención son representados en los siguientes apartados 1 a 19.
1. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho que comprende un cordón de núcleo formado mediante la torsión de una pluralidad de filamentos y de una pluralidad de cordones de revestimiento dispuestos alrededor del cordón de núcleo y estando formado cada uno mediante la torsión de una pluralidad de filamentos, caracterizado porque por lo menos uno del cordón de núcleo y los cordones de revestimiento está formado mediante la torsión de una o más capas de revestimiento constituidas por una pluralidad de filamentos alrededor de un núcleo compuesto por uno o más filamentos, y porque cada uno de los filamentos que constituye una capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior presenta un diámetro mayor que el de los filamentos que constituyen por lo menos cualquier capa dispuesta hacia el interior de la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior.
2. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho que comprende un cordón de núcleo formado mediante la torsión de una pluralidad de filamentos y de una pluralidad de cordones de revestimiento dispuestos alrededor del cordón de núcleo y estando formado cada uno mediante la torsión de una pluralidad de filamentos, caracterizado porque el cordón de núcleo se forma mediante la torsión de una o dos capas de revestimiento constituidas por una pluralidad de filamentos alrededor de un núcleo compuesto por tres filamentos, y porque filamentos que constituyen cada capa de revestimiento presentan un diámetro mayor que el de los filamentos que constituyen una capa dispuesta hacia el interior de la capa de revestimiento.
3. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según el apartado 2, en el que el cordón de núcleo comprende una capa de revestimiento y una relación entre la superficie de la sección de todos los filamentos que constituyen el cordón de núcleo y una superficie circunscrita formada por filamentos que constituyen la capa de revestimiento no es menor de 0,715.
4. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según el apartado 2, en el que el cordón de núcleo comprende dos capas de revestimiento y una relación entre la superficie de la sección de todos los filamentos que constituyen el cordón de núcleo y una superficie circunscrita formada por filamentos que constituyen la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior no es menor de 0,730.
5. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho que comprende un cordón de núcleo formado mediante la torsión de una pluralidad de filamentos y de una pluralidad de cordones de revestimiento dispuestos alrededor del cordón de núcleo y estando formado cada uno mediante la torsión de una pluralidad de filamentos, caracterizado porque cada uno del cordón de núcleo y el cordón de revestimiento se forma mediante la torsión de una o dos capas de revestimiento constituidas por una pluralidad de filamentos alrededor de un núcleo compuesto de tres filamentos, y porque los filamentos que constituyen cada capa de revestimiento presentan un diámetro mayor que el del filamento que constituye una capa dispuesta hacia el interior de la capa de revestimiento.
6. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según el apartado 5, en el que cada cordón comprende una capa de revestimiento y una relación entre la superficie de la sección de todos los filamentos que constituyen el cordón y una superficie circunscrita formada por filamentos que constituyen la capa de revestimiento no es menor de 0,715.
7. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según el apartado 5, en el que cada cordón comprende dos capas de revestimiento y una relación entre la superficie de la sección de todos los filamentos que constituyen el cordón y una superficie circunscrita formada por filamentos que constituyen una capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior no es menor de 0,730.
8. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según el apartado 2 ó 5, en el que una distancia entre filamentos de acero adyacentes en cada capa del cordón no es más de 0,014 mm.
9. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho que comprende un cordón de núcleo formado mediante la torsión de una pluralidad de filamentos y de una pluralidad de cordones de revestimiento dispuestos alrededor del cordón de núcleo y estando formado cada uno mediante la torsión de una pluralidad de filamentos, caracterizado porque el cordón de revestimiento se forma mediante la torsión de dos capas de revestimiento constituidas cada una por una pluralidad de filamentos alrededor de un núcleo compuesto de uno o más filamentos, y porque cuando el diámetro de un filamento que constituye una capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior del cordón de revestimiento es \diameters (mm) y un diámetro de una superficie circunscrita que abarca todos los filamentos de la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior es \diameter (mm), se satisface una relación de 0,55 \leq \diameter/6,14\diameters \leq 0,90, y cuando un diámetro de un filamento que constituye una capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior del cordón de núcleo es \diameterc (mm), se satisface una relación de \diameters \leq \diameterc.
10. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según el apartado 9, en el que todos los filamentos distintos a los filamentos que constituyen la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior de los cordones de revestimiento, presentan el mismo diámetro.
11. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según el apartado 9, en el que todos los filamentos distintos a los filamentos que constituyen el núcleo de los cordones de revestimiento, presentan el mismo diámetro.
12. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según el apartado 9, en el que todos los filamentos distintos a los filamentos que constituyen una capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior del cordón de núcleo, presentan el mismo diámetro.
13. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según el apartado 9, en el que todos los filamentos distintos a los filamentos que constituyen el núcleo del cordón de núcleo presentan el mismo diámetro.
14. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según el apartado 9, en el que todos los filamentos que constituyen el cordón de núcleo presentan el mismo diámetro.
15. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según el apartado 9, en el que todos los filamentos que constituyen la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior del cordón de revestimiento, presentan un diámetro de 0,20 a 0,50 mm.
16. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según el apartado 9, en el que los filamentos presentan una resistencia a la tracción no menor de 3000 MPa.
17. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según el apartado 9, en el que el cable presenta una construcción de cable formada mediante la disposición de seis cordones de revestimiento alrededor de un cordón de núcleo, presentando cada uno de estos cordones una construcción formada mediante la disposición de dos capas de revestimiento constituidas por una pluralidad de filamentos alrededor de un núcleo compuesto por tres filamentos.
18. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según el apartado 9, en el que una dirección de torsión de la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior del cordón de revestimiento es la misma que la del cordón de revestimiento.
19. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según el apartado 9, en el que el cordón presenta un filamento de envoltura enrollado en sentido helicoidal a lo largo de la periferia del cable.
20. Neumático que comprende una carcasa que se extiende de forma toroidal entre un par de núcleos de cordón como esqueleto y una banda dispuesta en una cara exterior de la carcasa en dirección radial y que está compuesto por una pluralidad de capas de banda, caracterizado porque se aplican cables de acero según el apartado 1 a por lo menos una de la carcasa y las capas de banda.
Es decir, el cable de acero para el refuerzo de artículos de caucho según la invención se caracteriza porque en el cable que presenta la construcción de cordón tal como la anterior de 7x(3+9+15), 7x(3+8), 7x(3+9+12), 7x(3+8+13) o similar, los filamentos que constituyen la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior de por lo menos uno del cordón de núcleo y los cordones de revestimiento presentan un diámetro mayor que el de los filamentos que constituyen por lo menos una capa dispuesta hacia el interior de la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior.
Como se ha mencionado anteriormente, la razón por la cual la propia resistencia del cable de la construcción de cordón disminuye en una medida que no tiene explicación en la reducción que resulta del ángulo de torsión en comparación con la suma de resistencias de los filamentos que constituyen el cable, se debe al hecho de que cuando se aplica tensión al cable, cada cordón de revestimiento se contrae hacia el cordón del núcleo y por lo tanto la concentración de tensión se produce en los filamentos de la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior del cordón. Por consiguiente, la característica que consiste en que el diámetro del filamento de la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior el cual es sometido a la concentración de tensión, se hace mayor que el del filamento que constituye cualquier capa dispuesta hacia el interior de la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior, constituye un medio muy eficaz para controlar la rotura prematura de los filamentos de la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior.
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Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es una vista esquemática en sección del cable convencional que presenta una construcción de 7x(3+9+15)+1;
la Figura 2 es una vista esquemática en sección de una forma de realización del cable según la invención en la que un cordón de núcleo presenta una construcción de 3+8;
la Figura 3 es una vista esquemática en sección de una forma de realización del cable según la invención en la que un cordón de núcleo presenta una construcción de 3+8+13;
la Figura 4 es una vista esquemática en sección de una forma de realización del cable según la invención que presenta una construcción de torsión de 7x(3+8);
la Figura 5 es una vista esquemática en sección de una forma de realización del cable según la invención que presenta una construcción de torsión de 7x(3+8+13);
la Figura 6 es una vista esquemática en sección de una forma de realización del cable según la invención que presenta una construcción de torsión de 7x(3+9+12)+1;
la Figura 7 es una vista esquemática en sección de una forma de realización del cable según la invención que presenta una construcción de torsión de 7x(3+9+13)+1;
la Figura 8 es una vista esquemática en sección de una forma de realización del cable según la invención que presenta una construcción de torsión de (3+9+15)+6x(3+9+12)+1;
la Figura 9 es una vista esquemática en sección de una forma de realización del cable según la invención que presenta una construcción de torsión de (3+9+15)+8x(3+9+8)+1;
la Figura 10 es una vista esquemática de media sección radial de un neumático apropiado para aplicar los cables según la presente invención.
Descripción detallada de la invención
A continuación se describirán de forma individual una variedad de construcciones de cable en las que el diámetro del filamento que constituye la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior del cordón se hace mayor que el del filamento que constituye por lo menos la capa dispuesta hacia el interior de la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior.
En primer lugar, haciendo referencia a las Figuras 2 y 3 se describirá de forma concreta el caso en el que el diámetro del filamento que constituye la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior del cordón de núcleo del cable de la construcción de cordón se hace mayor que el del filamento que constituye por lo menos una capa dispuesta hacia el interior de la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior. Es decir, las Figuras 2 y 3 representan secciones transversales de los cables de acero según la invención a ser aplicados a un neumático o similar con respecto a las construcciones de torsión de 7x(3+8) y 7x(3+8+13), respectivamente.
El cable de acero representado en la Figura 2 se forma mediante la torsión de una pluralidad de cordones de revestimiento 2 constituidos por una pluralidad de filamentos alrededor de un cordón de núcleo 1 formado mediante la torsión de una capa de revestimiento 1b constituida por ocho filamentos alrededor de un núcleo 1 a compuesto por tres filamentos. En esta forma de realización, la construcción del cordón de revestimiento 2 no se limita particularmente y asimismo un filamento de envoltura se puede enrollar en forma helicoidal a lo largo de la periferia del cable.
El cable de acero representado en la Figura 3 se forma mediante la torsión de una pluralidad de cordones de revestimiento 2 constituidos por una pluralidad de filamentos alrededor de un cordón de núcleo 1 formado mediante la torsión de una primera capa de revestimiento 1b constituida por ocho filamentos alrededor de un núcleo 1a compuesto por tres filamentos y a continuación mediante la torsión de una segunda capa de revestimiento 1c constituida por trece filamentos alrededor de la primera capa de revestimiento 1b. En esta forma de realización, la construcción del cordón de revestimiento 2 no se limita particularmente y asimismo un filamento de envoltura se puede enrollar en forma helicoidal a lo largo de la periferia del cable.
En el cable de núcleo 1, resulta importante que el diámetro del filamento que constituye la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior sea mayor que el del filamento que constituye por lo menos una capa dispuesta hacia el interior de la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior. En particular, es preferible que el diámetro del filamento que constituye cada capa de revestimiento sea mayor que el del filamento que constituye la capa dispuesta hacia el interior de la capa de revestimiento respectiva. Es decir, en el cordón de núcleo que presenta una construcción de dos capas según se representa en la Figura 2, resulta importante que el diámetro del filamento que constituye la capa de revestimiento 1b sea mayor que el del filamento que constituye el núcleo la dispuesto hacia el interior de la capa de revestimiento.
De modo similar, en el cordón de núcleo que presenta una construcción de tres capas según se representa en la Figura 3, resulta importante que el diámetro del filamento que constituye la segunda capa de revestimiento 1c sea mayor que el del filamento que constituye la primera capa de revestimiento 1b y/o el núcleo 1a dispuesto/a hacia el interior de la segunda capa de revestimiento. Preferentemente, según se representa en la Figura 3, resulta ventajoso que el diámetro del filamento que constituye la segunda capa de revestimiento 1c sea mayor que el del filamento que constituye la primera capa de revestimiento 1b dispuesta hacia el interior de la segunda capa de revestimiento y que el diámetro del filamento que constituye la primera capa de revestimiento 1b sea mayor que el del filamento que constituye el núcleo 1a dispuesto hacia el interior de la primera capa de revestimiento.
Esto se debe a que, además del efecto descrito anteriormente que consiste en controlar la rotura prematura de los filamentos de la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior, cuando el diámetro del filamento de la capa exterior es mayor que el del filamento en la capa interior del cordón de núcleo, la zona de contacto de los filamentos entre las capas y además entre los cordones aumenta en comparación con el caso convencional que utiliza filamentos con el mismo diámetro, y por lo tanto cuando se aplica tensión al cable, los filamentos entre las capas y además entre los cordones soportan conjuntamente la tensión con el fin de controlar la rotura prematura que se debe a la concentración de tensión.
Particularmente, cuando el diámetro del filamento de la capa exterior del cordón de núcleo es mayor que el del filamento de la capa interior, si el cordón de núcleo presenta la construcción de dos capas según se representa en la Figura 2, resulta favorable que una relación entre la superficie de la sección de todos los filamentos que constituyen el cordón de núcleo y una superficie circunscrita formada por filamentos que constituyen la capa de revestimiento (en lo sucesivo denominado relación de ocupación de filamentos) no sea menor de 0,715. Es decir, cuando la relación de ocupación de filamentos no es menor de 0,715, se reduce el hueco entre los filamentos y resulta posible dispersar la tensión de contacto entre los filamentos incluso en cada una de las capas durante el periodo en que se soporta la tensión y se asegura de mayor medida el control de la rotura prematura que se debe a la concentración de tensión.
De modo similar, cuando el cordón de núcleo presenta la construcción de tres capas como se representa en la Figura 3, resulta favorable que la relación de ocupación de filamentos basada en una superficie circunscrita formada por los filamentos que constituyen la segunda capa de revestimiento 1c sea no menor de 0,730.
Por consiguiente, es suficiente que los diámetros de los filamentos de la capa interior y de la capa exterior del cordón se establezcan de manera que satisfacen las relaciones de ocupación de filamentos anteriormente citadas.
De forma concreta, resulta más eficaz que una distancia entre filamentos de acero adyacentes de cada capa del cordón no sea más de 0,014 mm para controlar la rotura prematura que se debe a la concentración de tensión.
Aunque una construcción en la que el diámetro del filamento de la capa exterior es mayor que el de la capa interior, se aplica únicamente al cordón de núcleo de los cordones representados en las Figuras 2 y 3, resulta posible aplicar la construcción en el que el diámetro del filamento de la capa exterior es mayor que el de la capa interior no solamente al cordón de núcleo 1 sino también a los cordones de revestimiento 2 dispuestos alrededor de dicho cordón de núcleo según se representa en las Figuras 4 y 5. Es decir, el diámetro del filamento de la capa exterior es mayor que el de la capa interior de todos los cordones que constituyen el cable, con lo que la acción y los efectos anteriormente mencionados afectan a todos los cordones que constituyen el cable, de manera que se puede asegurar en mayor medida que la resistencia del cable será mantenida.
En los cordones representados en las Figuras 2 a 5, la construcción del cordón a ser aplicada en la invención es de 3+8 ó 3+8+13, pero la invención también se puede aplicar a un cordón de 3+7 ó 3+7+12. En el segundo caso, la cantidad de filamentos de la capa dispuesta más hacia el exterior no es más de 8 cuando el cordón presenta una construcción de dos capas y no es más de 13 cuando el cordón presenta una construcción de tres capas, que son preferibles para controlar la rotura prematura.
De modo similar, la construcción del cable no se limita a la forma de realización ilustrada en la que seis cordones de revestimiento están torcidos alrededor del cordón de núcleo individual. Por ejemplo, resulta posible considerar una construcción en la que se tuercen siete, ocho o nueve cordones de revestimiento alrededor del cordón de núcleo individual utilizando el cordón de revestimiento que presenta un diámetro diferente al del cordón de núcleo. Además, resulta posible enrollar un filamento de envoltura alrededor de la circunferencia exterior del cable.
Como el filamento que constituye el cable, resulta preferible utilizar un acero de elevada resistencia a la tracción que presenta un contenido de carbono de 0,80 al 0,85% en peso para asegurar la resistencia del artículo de caucho.
Como se ha dicho previamente, el cable según la invención no se limita a las formas de realización anteriormente ilustradas. Como otra forma de realización, las construcciones de torsión de 7x(3+9+12)+1 y 7x(3+9+13)+1 se explicarán de forma concreta a continuación.
Es decir, las Figuras 6 y 7 muestran las secciones transversales de cables de acero según la invención aplicados al neumático o similar con respecto a las construcciones de torsión de 7x(3+9+12)+1 y 7x(3+9+13)+1, respectivamente.
El cable de acero representado en la Figura 6 se forma mediante la torsión de una primera capa de revestimiento 1b constituida por nueve filamentos alrededor de un núcleo 1a compuesto de tres filamentos y la torsión de una segunda capa de revestimiento 1c constituida de doce filamentos alrededor de la primera capa de revestimiento 1b para formar un cordón de núcleo 1 y a continuación mediante la torsión de seis cordones de revestimiento 2 presentando cada uno la misma construcción que el cordón de núcleo alrededor del cordón de núcleo 1. En la forma de realización representada, un filamento de envoltura 3 se enrolla de forma helicoidal a lo largo de la circunferencia exterior del cable, pero se puede omitir dicho filamento de envoltura 3.
Asimismo, el cable de acero representado en la Figura 7 se forma mediante la torsión de una primera capa de revestimiento 1b constituida por nueve filamentos alrededor de un núcleo 1a compuesto de tres filamentos y mediante la torsión adicional de una segunda capa de revestimiento 1c constituida de trece filamentos alrededor de la primera capa de revestimiento 1b para formar un cordón de núcleo 1 y a continuación mediante la torsión de seis cordones 2 que presentan una construcción similar alrededor del cordón núcleo. En la forma de realización representada, un filamento de envoltura 3 se enrolla de forma helicoidal a lo largo de la circunferencia exterior del cable, pero se puede omitir dicho filamento de envoltura 3.
En este caso, resulta importante que en por lo menos uno del cordón de núcleo 1 y los cordones de revestimiento 2, el diámetro del filamento que constituye la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior sea mayor que el del filamento que constituye por lo menos una capa dispuesta hacia el interior de la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior. En las formas de realización representadas en las Figuras 6 y 7, el diámetro del filamento que constituye la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior es mayor que el del filamento que constituye la capa interior dispuesta hacia el interior de la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior del cordón de núcleo 1 y los cordones de revestimiento 2.
En el caso en que el diámetro del filamento que constituye la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior de por lo menos uno del cordón de núcleo 1 y los cordones de revestimiento 2 se hace mayor que el de la capa interior dispuesta hacia el interior de la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior, resulta favorable que cuando un diámetro de una superficie circunscrita del cordón de revestimiento 2 es \diameter (mm) y un diámetro de un filamento que constituye la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior o la segunda capa de revestimiento 1c es \diameters (mm), se satisface una relación de 0,55 \leq \diameter/6,14\diameters \leq 0,90, y cuando un diámetro de un filamento que constituye la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior del cordón de núcleo es \diameterc (mm), se satisface una relación de \diameters \leq \diameterc.
Esto se debe a que, al hacer mayor el diámetro del filamento de la capa dispuesta más hacia el exterior el cual provoca la rotura prematura del cordón de núcleo y de los cordones de revestimiento del cable convencional, se evita dicha rotura y por consiguiente se evita la reducción de la resistencia del cable.
Esto es, cuando \diameter/6,14\diameters excede de 0,90, resulta difícil conseguir el efecto anteriormente descrito, mientras que cuando es menor de 0,55, la resistencia a la fatiga es afectada seriamente. Asimismo, como los filamentos de la capa dispuesta más hacia el exterior del cordón de núcleo son sometidos a un estado de concentración de tensión equivalente o mayor que el que experimentan los filamentos que constituyen la capa dispuesta más hacia el exterior del cordón de revestimiento, resulta preferible hacer el diámetro equivalente o mayor que el diámetro de la capa dispuesta más hacia el exterior del cordón de revestimiento.
Además, en las formas de realización representadas en las Figura 6 y 7, el diámetro del filamento que constituye la segunda capa de revestimiento 1c es mayor que los de los filamentos de la capa dispuesta en el interior de dicha segunda capa y los diámetros de los filamentos que constituyen el primer revestimiento 1b y el núcleo la son los mismos, pero es posible hacer el diámetro del filamento que constituye el primer revestimiento 1b mayor que el del filamento que constituye el núcleo 1a. En el segundo caso, la producción de la rotura prematura es controlada al hacer mayor el diámetro del filamento que constituye la capa dispuesta más hacia el exterior, pero además se controla la rotura prematura de los filamentos de la capa dispuesta hacia el interior de la capa dispuesta más hacia el exterior, que se consideran mayores en la medida de concentración de tensión junto a la capa dispuesta más hacia el exterior, de manera que es más previsible el efecto de evitar la reducción de la resistencia del cable.
En los cables representados en la Figura 6 o la Figura 7, la construcción del cordón a ser aplicada en la invención es una construcción de 3+9+12 ó 3+9+13. Además, la invención se puede aplicar a un cordón que presenta una construcción de (3+9+15) + 6x(3+9+12) representada en la Figura 8 o una construcción de (3+9+15)+6x(3+9+13). En el segundo caso, la construcción del cordón de núcleo presenta un diámetro de una superficie circunscrita mayor que el del cordón de revestimiento, de manera que existe la ventaja de que se pueda asegurar el hueco entre los cordones de revestimiento. Por lo tanto, se consigue el efecto de promocionar la penetración de caucho hacia el interior del cable cuando el cable está incorporado en el artículo de caucho.
De modo similar, la forma de realización representada en la que seis cordones de revestimiento están torcidos alrededor de un cordón de núcleo individual resulta preferible como la construcción del cable, pero resulta posible aplicar una construcción en la que se tuercen siete, ocho o nueve cordones de revestimiento alrededor del cordón de núcleo individual, por ejemplo, utilizando un cordón de revestimiento que presenta un diámetro diferente al del cordón de núcleo. La Figura 9 ilustra una forma de realización típica que presenta una construcción de 1+8. Asimismo, resulta posible enrollar un filamento de envoltura alrededor de la circunferencia exterior del cable.
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Además, resulta ventajoso que el diámetro del filamento que constituye la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior del cordón de revestimiento sea comprendido entre 0,20 mm y 0,50 mm. Esto es debido a que, cuando el diámetro del filamento es menor de 0,20 mm, resulta difícil conseguir el efecto anteriormente descrito incrementando el diámetro del filamento, mientras que cuando el diámetro excede de 0,50 mm, se reduce la resistencia a la tracción del filamento y por lo tanto resulta difícil conseguir un cable con alta resistencia a la tracción.
En el cable según la invención, resulta importante utilizar un filamento con una resistencia a la tracción no sea menor de 3000 MPa. Esto se debe a que cuando se utiliza el filamento que presenta una resistencia a la tracción no menor de 3000 MPa, resulta notable la reducción de la resistencia del cable con respecto a la resistencia total de los filamentos según se ha mencionado anteriormente.
Además, cuando la dirección de torsión de la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior del cordón de revestimiento es la misma que la del cordón de revestimiento con respecto al cordón de núcleo, se puede hacer que los filamentos de las capas dispuestas más hacia el exterior entre los cordones adyacentes presenten un estado que se parece más a un contacto en línea, lo cual resulta ventajoso para atenuar la concentración local de tensión.
Además, el filamento de envoltura es eficaz en impedir que los cordones se suelten del cable y, en particular, contribuye a la mejora de la operabilidad en una fábrica.
Por cierto, los cables anteriormente mencionados se utilizan para el refuerzo del neumático mediante la aplicación de una capa que contiene muchos cables dispuestos uno al lado del otro en intervalos predeterminados e incorporados en una lámina de caucho o una banda o una carcasa del neumático. Un neumático de este tipo resulta ventajosamente apropiado para vehículos de construcción según se representa, por ejemplo, en la Figura 10. Este neumático comprende una carcasa radial 21 compuesta por capa(s) de cable de acero que se extienden en formatoroidal entre un par de núcleos de cordones 20, una banda 22 dispuesta en una cara exterior de una parte de corona de la carcasa 21 en dirección radial del neumático y está compuesto de por lo menos cuatro capas de banda, normalmente seis capas de banda, y una banda de rodadura 23 dispuesta en la cara exterior de la banda 22 en dirección radial del neumático.
Mejor modo de ejecución de la invención Ejemplo 1
Con respecto a los cables de acero que presentan una construcción según se representa en la Tabla 1, se estudia la relación de ocupación de filamentos y la relación de desarrollo de la resistencia del cable. Además, la relación de ocupación de filamentos es una relación entre la superficie de la sección de todos los filamentos que constituyen el cordón y una superficie circunscrita formada por filamentos que constituyen la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior según se ha mencionado previamente, y la relación de desarrollo de la resistencia del cable es una relación entre el porcentaje de carga en la rotura del cable y la suma de resistencias a la tracción de filamentos rectos que constituyen el cable. Los resultados medidos también son representados en la Tabla 1.
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(Tabla pasa a página siguiente)
1
Ejemplo 2
Con respecto a los cables de acero que presentan una construcción según se representa en las Tablas 2 y 3, se estudia la relación de ocupación de filamentos y la relación de desarrollo de la resistencia del cable. Además, la relación de ocupación de filamentos es una relación entre la superficie de la sección de todos los filamentos que constituyen el cordón y una superficie circunscrita formada por filamentos que constituyen la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior según se ha mencionado previamente, y la relación de desarrollo de la resistencia del cable es una relación en porcentaje de carga en la rotura del cable con respecto a la suma de resistencias a la tracción de filamentos rectos que constituyen el cable. Los resultados medidos también son representados en las Tabla 2 y 3. Además, las Tablas 2 y 3 muestran un grupo de cables preparados con el mismo ángulo de torsión en cada cable en cada Tabla.
TABLA 2
Ejemplo Ejemplo Ejemplo Ejemplo
Convencional Convencional 2-1 2-2
1-2 2-2
Construcción del cable 7x27+1 (Fig. 1) 7x27+1 (Fig. 1) 7x24+1 (Fig. 6) 27+6x24+1 (Fig.8)
Construcción del cordón de núcleo 3+9+15 3+9+15 3+9+12 3+9+15
Construcción del cordón de revestimiento 3+9+15 3+9+15 3+9+12 3+9+12
Diámetro de filamento
en núcleo (mm) 0,24 0,24 0,215 0,27
Diámetro de filamento en
capa de revestimiento
(primera capa de 0,24 0,24 0,215 0,27
revestimiento) (mm)
Diámetro de filamento
en la segunda capa de 0,24 0,24 0,290 0,27
revestmiento (mm)
Cordón de núcleo Resistencia núcleo 2874 3468 3595 3385
a la tracción Primer
del filamento reves- 2874 3468 3595 3385
timiento
(MPa) Segundo
reves- 2874 3468 3370 3385
timiento
Diámetro de filamento 0,24 0,24 0,215 0,20
en núcleo (mm)
Diámetro de filamento en
capa de revestimiento
(primera capa de 0,24 0,24 0,215 0,20
revestimiento) (mm)
Diámetro de filamento
Cordón de en la segunda capa de 0,24 0,24 0,290 0,27
revestimiento revestimiento \diameterS(mm)
Resistencia Núcleo 2874 3468 3595 3612
a la tracción Primer
del filamento reves- 2874 3468 3595 3612
timiento
(MPa) Segundo
reves- 2874 3468 3370 3385
timiento
TABLA 2 (continuación)
Ejemplo Ejemplo Ejemplo Ejemplo
Convencional Convencional 2-1 2-2
1-2 2-2
Diámetro de cordón de revestimiento \diameter (mm) 1,478 1,478 1,474 1,371
\diameter/6,14\diameters 1,00 1,00 0,83 0,83
Diámetro de filamento de envoltura (mm) 0,25 0,25 0,25 0,25
Diámetro de cable (mm) 4,43 4,43 4,42 4,40
Hueco entre filamentos en capa dispuesta más 0,017 0,017 0,016 0,019
hacia el exterior del cordón de núcleo (mm)
Hueco entre filamentos en capa dispuesta más 0,017 0,017 0,016 0,015
hacia el exterior del cordón de revestimiento
(mm)
Relación de ocupación de filamentos en 0,713 0,713 0,721 0,713
cordón de núcleo
Relación de ocupación de filamentos en 0,713 0,713 0,721 0,721
cordón de revestimiento
Relación de desarrollo de resistencia (%) 91,8 83,7 91,4 90,9
TABLA 3
Ejemplo Ejemplo Ejemplo Ejemplo
Convencional Convencional 2-3 2-4
2-3 2-4
Construcción del cable 7x27+1 (Fig. 1) 7x27+1 (Fig. 1) 27+8x20+1 (Fig. 9) 7x25+1 (Fig.7)
Construcción del cordón de núcleo 3+9+15 3+9+15 3+9+15 3+9+13
Construcción del cordón de revestimiento 3+9+15 3+9+15 3+9+8 3+9+13
Diámetro de filamento
en núcleo (mm) 0,30 0,30 0,41 0,28
Diámetro de filamento en
capa de revestimiento
(primera capa de 0,30 0,30 0,41 0,28
revestimiento) (mm)
Diámetro de filamento
en la segunda capa de 0,30 0,30 0,41 0,34
revestimiento (mm)
Cordón de núcleo Resistencia núcleo 2850 3301 3023 3374
a la tracción Primer
del filamento reves- 2850 3301 3023 3374
timiento
(MPa) Segundo
reves- 2850 3301 3023 3216
timiento
TABLA 3 (continuación)
Ejemplo Ejemplo Ejemplo Ejemplo
Convencional Convencional 2-3 2-4
2-3 2-4
Diámetro de filamento 0,30 0,30 0,17 0,28
en núcleo (mm)
Diámetro de filamento en
capa de revestimiento
(primera capa de 0,30 0,30 0,17 0,28
revestimiento) (mm)
Diámetro de filamento en
Cordón de la segunda capa de 0,30 0,30 0,41 0,34
revestimiento revestimiento \diameterS(mm)
Resistencia Núcleo 2850 3301 3610 3374
a la tracción Primer
del filamento reves- 2850 3301 3610 3374
timiento
(MPa) Segundo
reves- 2850 3301 3023 3216
timiento
Diámetro de cordón de revestimiento \diameter (mm) 1,847 1,847 1,526 1,844
\diameter/6,14\diameters 1,00 1,00 0,61 0,88
Diámetro de filamento de envoltura (mm) 0,25 0,25 0,25 0,25
Diámetro de cable (mm) 5,54 5,54 5,58 5,53
Hueco entre filamentos en capa dispuesta más 0,022 0,022 0,029 0,020
hacia el exterior del cordón de núcleo (mm)
Hueco entre filamentos en capa dispuesta más 0,022 0,022 0,017 0,020
hacia el exterior del cordón de revestimiento
(mm)
Relación de ocupación de filamentos en 0,713 0,713 0,713 0,719
cordón de núcleo
Relación de ocupación de filamentos en 0,713° 0,713 0,726 0,719
cordón de revestimiento
Relación de desarrollo de resistencia (%) 91,5 82,9 89,9 90,5
Aplicación industrial
Según la invención, se evita la rotura prematura de una parte de los filamentos de los cables de la construcción de cordón con el fin de controlar la reducción de la resistencia del cable, de manera que se pueden proporcionar cables de acero que presentan durabilidad suficiente y neumáticos que presentan una durabilidad excelente utilizando dichos cables.

Claims (20)

1. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho que comprende un cordón de núcleo formado mediante la torsión de una pluralidad de filamentos y de una pluralidad de cordones de revestimiento dispuestos alrededor del cordón de núcleo y estando formado cada uno mediante la torsión de una pluralidad de filamentos, caracterizado porque por lo menos uno del cordón de núcleo y los cordones de revestimiento está formado mediante la torsión de una o más capas de revestimiento constituidas por una pluralidad de filamentos alrededor de un núcleo compuesto por uno o más filamentos, y porque cada uno de los filamentos que constituye una capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior presenta un diámetro mayor que el de los filamentos que constituyen por lo menos cualquier capa dispuesta hacia el interior de la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior.
2. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho que comprende un cordón de núcleo formado mediante la torsión de una pluralidad de filamentos y de una pluralidad de cordones de revestimiento dispuestos alrededor del cordón de núcleo y estando formado cada uno mediante la torsión de una pluralidad de filamentos según la reivindicación 1, caracterizado porque el cordón de núcleo se forma mediante torsión de una o dos capas de revestimiento constituidas por una pluralidad de filamentos alrededor de un núcleo compuesto por tres filamentos, y porque filamentos que constituyen cada capa de revestimiento presentan un diámetro mayor que el de los filamentos que constituyen una capa dispuesta hacia el interior de la capa de revestimiento.
3. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según la reivindicación 2, caracterizado porque el cordón de núcleo comprende una capa de revestimiento y una relación entre la superficie de la sección de todos los filamentos que constituyen el cordón de núcleo y una superficie circunscrita formada por filamentos que constituyen la capa de revestimiento no es menor de 0,715.
4. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según la reivindicación 2, caracterizado porque el cordón de núcleo comprende dos capas de revestimiento y una relación entre la superficie de la sección de todos los filamentos que constituyen el cordón de núcleo y una superficie circunscrita formada por filamentos que constituyen la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior no es menor de 0,730.
5. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho que comprende un cordón de núcleo formado mediante la torsión de una pluralidad de filamentos y de una pluralidad de cordones de revestimiento dispuestos alrededor del cordón de núcleo y estando formado cada uno mediante la torsión de una pluralidad de filamentos según la reivindicación 1, caracterizado porque cada uno del cordón de núcleo y el cordón de revestimiento se forma mediante la torsión de una o dos capas de revestimiento constituidas por una pluralidad de filamentos alrededor de un núcleo compuesto de tres filamentos, y porque los filamentos que constituyen cada capa de revestimiento presentan un diámetro mayor que el del filamento que constituye una capa dispuesta hacia el interior de la capa de revestimiento.
6. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según la reivindicación 5, caracterizado porque cada cordón comprende una capa de revestimiento y una relación entre la superficie de la sección de todos los filamentos que constituyen el cordón y una superficie circunscrita formada por filamentos que constituyen la capa de revestimiento no es menor de 0,715.
7. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según la reivindicación 5, caracterizado porque cada cordón comprende dos capas de revestimiento y una relación entre la superficie de la sección de todos los filamentos que constituyen el cordón y una superficie circunscrita formada por filamentos que constituyen una capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior no es menor de 0,730.
8. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según la reivindicación 2 ó 5, caracterizado porque una distancia entre filamentos de acero adyacentes en cada capa del cordón no es más de 0,014 mm.
9. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho que comprende un cordón de núcleo formado mediante la torsión de una pluralidad de filamentos y de una pluralidad de cordones de revestimiento dispuestos alrededor del cordón de núcleo y estando formado cada uno mediante la torsión de una pluralidad de filamentos según la reivindicación 1, caracterizado porque el cordón de revestimiento se forma mediante la torsión de dos capas de revestimiento constituidas cada una por una pluralidad de filamentos alrededor de un núcleo compuesto de uno o más filamentos, y porque cuando el diámetro de un filamento que constituye una capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior del cordón de revestimiento es \diameters (mm) y un diámetro de una superficie circunscrita que abarca todos los filamentos de la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior es \diameter(mm), se satisface una relación de 0,55 \leq \diameter/6,14\diameters \leq 0,90, y cuando un diámetro de un filamento que constituye una capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior del cordón de núcleo es \diameterc (mm), se satisface una relación de \diameters \leq \diameterc.
10. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según la reivindicación 9, caracterizado porque todos los filamentos distintos a los filamentos que constituyen la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior de los cordones de revestimiento, presentan el mismo diámetro.
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11. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según la reivindicación 9, caracterizado porque todos los filamentos distintos a los filamentos que constituyen el núcleo de los cordones de revestimiento, presentan el mismo diámetro.
12. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según la reivindicación 9, caracterizado porque todos los filamentos distintos a los filamentos que constituyen una capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior del cordón de núcleo, presentan el mismo diámetro.
13. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según la reivindicación 9, caracterizado porque todos los filamentos distintos a los filamentos que constituyen el núcleo del cordón de núcleo presentan el mismo diámetro.
14. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según la reivindicación 9, caracterizado porque todos los filamentos que constituyen el cordón de núcleo presentan el mismo diámetro.
15. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según la reivindicación 9, caracterizado porque todos los filamentos que constituyen la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior del cordón de revestimiento, presentan un diámetro de 0,20 a 0,50 mm.
16. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según la reivindicación 9, caracterizado porque los filamentos presentan una resistencia a la tracción no menor de 3000 MPa.
17. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según la reivindicación 9, caracterizado porque el cable presenta una construcción de cable formada mediante la disposición de seis cordones de revestimiento alrededor de un cordón de núcleo, presentando cada uno de estos cordones una construcción formada mediante la disposición de dos capas de revestimiento constituidas por una pluralidad de filamentos alrededor de un núcleo compuesto por tres filamentos.
18. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según la reivindicación 9, caracterizado porque una dirección de torsión de la capa de revestimiento dispuesta más hacia el exterior del cordón de revestimiento es la misma que la del cordón de revestimiento.
19. Cable de acero para el refuerzo de un artículo de caucho según la reivindicación 9, caracterizado porque el cordón presenta un filamento de envoltura enrollado en sentido helicoidal a lo largo de la periferia del cable.
20. Neumático que comprende una carcasa que se extiende de forma toroidal entre un par de núcleos de cordón como esqueleto y una banda dispuesta en una cara exterior de la carcasa en dirección radial y que está compuesto por una pluralidad de capas de banda, caracterizado porque se aplican cables de acero según la reivindicación 1a por lo menos una de la carcasa y las capas de banda.
ES200150059A 1999-11-11 2000-11-10 Cable de acero para el refuerzo de un articulo de caucho y neumaticos. Expired - Fee Related ES2215438B1 (es)

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