ES2221015T3 - Neumatico de alta curvatura transversal en particular para su uso en las ruedas traseras de vehiculo a motor. - Google Patents
Neumatico de alta curvatura transversal en particular para su uso en las ruedas traseras de vehiculo a motor.Info
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Abstract
SE PRESENTA UN NEUMATICO DE ALTA CURVATURA TRANSVERSAL (1), EN PARTICULAR PARA MONTAJE SOBRE LA RUEDA TRASERA DE VEHICULOS A MOTOR, QUE COMPRENDE UNA BANDA DE RODADURA (8) COAXIALMENTE EXTENDIDA ALREDEDOR DE UNA ESTRUCTURA DE CORREA (6), EN DONDE SE FORMA UNA PLURALIDAD DE BLOQUES DE CAUCHO (10), DEFINIDOS ENTRE UNA PLURALIDAD DE ACANALADURAS (11) QUE SE EXTIENDEN A LO LARGO DE UNA DIRECCION SUSTANCIALMENTE TRANSVERSAL A LA DIRECCION DE MARCHA DEL NEUMATICO (D), COMPRENDIENDO LAS ACANALADURAS UN FONDO (12) CONECTADO A LAS PAREDES LATERALES DE ENTRADA (13) Y DE SALIDA (14) OPUESTAS. EN UNA ZONA ECUATORIAL (E) DE LA BANDA DE RODADURA (8), LA PARED DE ENTRADA (13) DE LAS ACANALADURAS (11) ESTA INCLINADA CON RESPECTO AL FONDO (12) DE LAS MISMAS HACIA LA DIRECCION DE GIRO, Y FORMA UN ANGULO ( AL}) DE ENTRE 50 (GRADOS) Y 80 (GRADOS) CON RESPECTO A UN PLANO ( PI}) TANGENTE AL FONDO (12).
Description
Neumático de alta curvatura transversal, en
particular para su uso en las ruedas traseras de vehículos a
motor.
La presente invención se refiere a un neumático
de alta curvatura transversal, en particular para utilizarse en
vehículos de motor, como se define en el preámbulo de la
reivindicación adjunta 1.
En la siguiente descripción y en las
reivindicaciones adjuntas, la expresión "paredes laterales
substancialmente perpendiculares al fondo de la ranura" se
propone para indicar paredes así formadas de manera de formar - con
respecto a un plano perpendicular al fondo - un ángulo que varía
entre 0º y 5º.
Más en particular, la invención se refiere a un
neumático trasero para vehículos de motor de dos ruedas, donde el
valor de curvatura transversal - como se define por medio de la
relación entre la altura de la corona de la banda de rodadura a
partir de una línea que pasa a través de los extremos axiales de la
banda de rodadura, midiéndose dicha línea en el plano ecuatorial o
"curvatura" de la banda de rodadura, por una parte, y la
distancia entre dichos extremos de la banda de rodadura por la otra
parte - no es menor a 0,15.
En la siguiente descripción y en las
reivindicaciones adjuntas, dicha relación se indicará por medio del
término "radio de curvatura".
Como se sabe, los neumáticos para vehículos de
dos ruedas se han fabricado por un largo tiempo con una estructura
de carcasa que comprende un par de pliegues de tejido cauchutado
reforzado con cuerdas simétricamente inclinados con respecto al
plano ecuatorial, cuya estructura usualmente es conocida como
carcasa de pliegues cruzados, y posiblemente una estructura de
cintura que también comprende pares de bandas de tejido cauchutado
provistos de cuerdas inclinadas con respecto al plano ecuatorial del
neumático.
Mientras dicha estructura de neumático puede
asegurar un agarre extremadamente regular en las curvas del vehículo
de motor, el uso de este tipo de neumático implica problemas de
confort, estabilidad, agarre a la carretera del vehículo y fatiga
del conductor, debido a su rigidez excesiva.
La estructura de estos neumáticos, de hecho,
energía elástica acumulada - bajo el efecto de una deformación
impuesta - que se devolvió casi instantáneamente al terminar la
tensión, amplificando la desigualdad transmitida por la capa de
superficie de la carretera, con la consiguiente pérdida de
estabilidad del vehículo.
Para tratar de obviar estos problemas, se ha
introducido recientemente el uso de neumáticos de carcasa radial con
una estructura de cintura de cuerdas textiles o metálicas: en
particular, se proporciona al neumático trasero una estructura de
cintura que comprende, algunas veces en forma exclusiva, un bobinado
de cuerdas circunferencialmente orientadas, preferentemente cuerdas
metálicas, también indicadas por medio del término: cuerdas de grado
cero.
Esta estructura de cintura de los neumáticos ha
mejorado incuestionablemente la situación en términos de confort y
estabilidad de conducción: debido a que el neumático trasero tiene
un efecto amortiguador notable, de hecho, las oscilaciones del
vehículo a altas velocidades inmediatas en la práctica han
desaparecido.
Sin embargo, sin tener en cuenta de qué tipo de
estructura de cintura se adopta para los neumáticos, no se había
encontrado una solución adecuada hasta ahora en conexión con el
problema de un desgaste extremadamente irregular y no homogéneo de
los bordes de las ranuras que definen los bloques formados en la
banda de rodadura del neumático, con frecuencia asociados con la
caída de porciones abultadas de caucho referidas en la técnica por
medio del término: "trozos de banda".
Las causas de dicho fenómeno, particularmente
marcado en el caso de neumáticos que se montan en la rueda trasera
de un vehículo de motor, en general son imputadas tanto al efecto de
roce sobre los bordes de las ranuras, y a la excesiva movilidad de
los bloques de goma ubicados por encima de los bordes de entrada de
las ranuras hacia la dirección de rodadura del neumático.
En este aspecto, se ha encontrado que dicha
movilidad excesiva causa un recalentamiento local de la composición
de caucho de la banda de rodadura del neumático, debido a una alta
disipación de energía por histéresis, dicho recalentamiento causa a
su vez una degradación de la composición de caucho, facilitando el
antes mencionado fenómeno de trozos de banda.
Para superar los problemas de desgaste irregular
de la banda de rodadura en neumáticos de motocicleta en los bordes
de las ranuras formadas en la banda de rodadura, además, se ha
sugerido en el Modelo de Utilidad Japonés JP
62-174905 para proporcionar a las ranuras una
inclinación específica. Más específicamente, esta referencia indica
adoptar un ángulo principal de borde, o ángulo de ranura en un lado
donde se realiza el primer contacto con el suelo en la dirección de
rotación del neumático, en una zona central de la banda de rodadura
que está comprendido entre 45º a 75º al medirse en dirección del
sentido horario comenzando en un plano tangente al fondo de la
ranura y gradualmente incrementando este ángulo al ir hacia una
porción de borde en una dirección circunferencial del neumático.
El solicitante se ha dado cuenta que el problema
identificado puede superarse por medio de una banda de rodadura que
tenga:
- una movilidad relativa baja de los bloques de
caucho ubicados hacia arriba de las ranuras ubicadas en la parte
central de la zona ecuatorial del neumático, tensionada durante el
rodamiento prevalerte del vehículo (carretera recta), y
- una movilidad relativamente alta de los bloques
de caucho ubicados en las porciones laterales opuestas de la banda
de rodadura del neumático, para asegurar que mientras circula sobre
un tramo curvilíneo la disipación de energía por medio de histéresis
necesaria para obtener un agarre adecuado entre neumático y
carretera.
Por lo tanto, la invención proporciona un
neumático para vehículos de dos ruedas como se define en la
reivindicación 1.
En la siguiente descripción y en las
reivindicaciones adjuntas, los términos "entrada" y
"salida" se proponen para indicar - con referencia a las
características estructurales de las ranuras - aquellas partes de
las ranuras que son tensionadas primero o que entran primero en
contacto con el suelo durante el rodamiento del neumático y,
respectivamente, aquellas partes de las ranuras que son tensionadas
después de una rotación angular predeterminadas del neumático.
Del mismo modo, en la siguiente descripción y en
las reivindicaciones adjuntas, los términos "hacia arriba" y
"hacia abajo" se proponen para indicar - con referencia a la
posición de las ranuras - partes de la banda de rodadura, por
ejemplo los bloques de caucho, que están tensionadas o entran en
contacto con el suelo durante la rodadura del neumático antes y,
respectivamente, después de dichas ranuras.
En la siguiente descripción y en las
reivindicaciones adjuntas, además, todos los valores angulares se
medirán en dirección anti-horaria, comenzando desde
un plano (\pi) tangente al fondo de la ranura.
Según la invención, cuando el valor del ángulo
\alpha formado por la pared de entrada de las ranuras se halla
entre el rango de valores exigido, se ha notado un incremento en la
rigidez de los bloques de caucho ubicados hacia arriba de las
ranuras en la misma zona de la banda de rodadura sujeta a grandes
tensiones durante el rodamiento en línea recta - la zona ecuatorial
- con una desaparición substancial del fenómeno de trozos de banda
antes mencionado.
Ventajosamente, también se ha encontrado que:
- a)
- un incremento de la resistencia al desgaste de la banda de rodadura, con la consiguiente posibilidad ventajosa de reducir el peso del neumático, y en consecuencia de reducir tanto los efectos de perturbación sobre la estabilidad del vehículo causados por impactos o las asperezas del suelo y la distancia de frenado debido a la menor inercia del neumático;
- b)
- una mayor uniformidad de la banda de rodadura, con un consiguiente ventajoso incremento del agarre a la carretera del mismo;
- c)
- una menor resistencia a la rodadura del neumático, con la consiguiente reducción del desgaste.
Preferentemente, el ángulo (\alpha) tiene un
valor de 60º a 70º y aún más preferentemente, es igual a
aproximadamente 65º: de hecho, se ha encontrado una rigidez óptima
de los bloques de caucho ubicados hacia arriba de las ranuras dentro
de dicho rango de valores, mientras que por debajo de 60º el
neumático ha mostrado una indeseable pérdida progresiva de capacidad
de tracción, un incremento del desgaste y una rodadura desigual.
Preferentemente, la zona ecuatorial de la banda
de rodadura interesada por la inclinación deseada de las paredes de
entrada de las ranuras se extiende a cada lado del plano ecuatorial
del neumático en una porción que tiene un ancho de entre 10% hasta
35% del desarrollo axial de dicha banda de rodadura.
Aún más preferentemente, dicha zona ecuatorial se
extiende a cada lado del plano ecuatorial del neumático en una
porción que tiene un ancho de entre 25% y 30% del desarrollo axial
de la banda de rodadura, entendiéndose el término: desarrollo axial
como el ancho de la banda de rodadura medida a lo largo de la
superficie periférica del neumático.
Preferentemente, la inclinación de las paredes de
entrada de las ranuras, es decir el valor del ángulo (\alpha), es
substancialmente constante dentro de la zona ecuatorial de la banda
de rodadura, como se ha especificado con anterioridad.
De hecho se ha encontrado que tal característica
contribuye a lograr la rigidez necesaria de los bloques de caucho
para obtener la desaparición substancial del fenómeno de trozos de
banda antes mencionado en la misma zona de la banda de rodadura más
tensionada durante el recorrido en línea recta del vehículo de
motor.
Para obtener la deseada mayor movilidad de los
bloques de caucho en correspondencia con las porciones laterales
opuestas de la banda de rodadura externas a dicha zona ecuatorial,
el valor del ángulo (a) se incrementa de forma lineal al alejarse
del plano ecuatorial (X-X), y según la cuerda del
neumático, hasta un valor máximo de entre 80º y 90º, cuyo valor se
alcanza cerca de las porciones extremas opuestas de la banda de
rodadura.
En otras palabras, la inclinación de las paredes
de entrada de las ranuras se incrementa progresivamente con respecto
al plano (\pi) tangente a su fondo, hasta que alcanza - sólo y
exclusivamente en correspondencia de las porciones de extremo
opuestas de la banda de rodadura - la configuración de
"perpendicularidad substancial" mostrada por las ranuras
formadas en los neumáticos de la técnica anterior a lo largo del
desarrollo axial de la banda de rodadura.
Debido a que la longitud de las ranuras, según un
diseño especial de banda de rodadura que uno quiera realizar, puede
también ser más corto que la totalidad del desarrollo de la banda de
rodadura, asegura que la inclinación de la pared de entrada de las
ranuras toma un valor predeterminado, de acuerdo con la regla de
variación definida con anterioridad, dependiendo de su posición
(zona ecuatorial más que zonas laterales) sobre dicha banda de
rodadura.
Esto significa que la variación antes mencionada
en la inclinación de las paredes de entrada de las ranuras desde 50º
a 90º tendrá lugar sólo para aquellas ranuras que tienen una
longitud tal de abarcar a lo largo de todo el desarrollo axial de la
banda de rodadura, mientras que para aquellas ranuras ubicadas sólo
en las zonas laterales de la banda de rodadura y que tienen una
longitud tal como para estar fuera de la zona ecuatorial, la
variación de inclinación de las paredes interiores puede limitarse a
un rango desde, por ejemplo, un mínimo de 65º a un máximo de 85º al
alejarse del plano ecuatorial del neumático.
Según la invención, además, en el plano
ecuatorial de la banda de rodadura la pared de salida de las ranuras
está inclinada con respecto a su fondo en una dirección opuesta a la
dirección de rodadura del neumático, y forma, con respecto al plano
(\pi) tangente a dicho fondo, un ángulo (\alpha') de entre 90º a
100º.
En otras palabras, las paredes de salida de las
ranuras muestran en la zona ecuatorial de la banda de rodadura una
configuración de "perpendicularidad substancial" que imparte a
los bloques de caucho ubicados hacia debajo de las ranuras la
movilidad necesaria para asegurar un adecuado agarre a la
carretera.
De la misma manera como se ha ilustrado con
anterioridad con referencia al ángulo (\alpha) formado por la
pared de entrada de las ranuras, el ángulo (\alpha') también es
preferentemente de forma substancial constante a lo largo de la zona
ecuatorial de la banda de rodadura.
Según una característica adicional de la
invención, en las zonas laterales opuestas de la banda de rodadura
externas a dicha zona ecuatorial, el ángulo (\alpha') formado por
la pared de salida de las ranuras se incrementa linealmente como una
función de la cuerda del neumático al alejarse del plano ecuatorial
(X-X), preferentemente hasta un valor máximo de 100º
a 130º que se alcanza cerca de las porciones de extremo opuestos de
la banda de rodadura.
Preferentemente, dicho ángulo (\alpha') y, aún
más preferentemente, es igual a aproximadamente 115º.
En otras palabras, las paredes de salida de las
ranuras reducen progresivamente su inclinación con respecto al plano
(\pi) tangente a su fondo y en dirección opuesta con respecto a la
dirección de rodadura del neumático, hasta que alcanzan, en zonas
laterales opuestas de la banda de rodadura, una configuración
"simétrica" a la configuración de las ranuras ubicadas en la
zona ecuatorial de la banda de rodadura.
De esta manera, se ha encontrado que los bloques
de caucho ubicados hacia debajo de las ranuras de las zonas
laterales de la banda de rodadura poseen una rigidez óptima, la cual
- junto con la movilidad de los bloques de caucho ubicados hacia
arriba - causa tanto un agarre adecuado a la carretera como un
desgaste ventajosamente más uniforme del neumático.
En una realización preferida de la presente
invención, las ranuras se extienden transversalmente a lo largo de
la banda de rodadura según una trayectoria curvilínea
substancialmente paralela las ondas de desgaste (por otra parte
conocidas como "ondas Schalamack" por el nombre del
investigador que teorizó sobre el fenómeno) sobre la banda de
rodadura.
Una conformación como tal de las ranuras, de
hecho, ventajosamente permite reducir el desgaste de la banda de
rodadura y contribuye a reducir el ruido del neumático durante el
funcionamiento del vehículo.
Preferentemente, sólo para continuar las ondas de
desgaste antes mencionadas, las ranuras tienen al menos una
curvatura ubicada en el centro hacia arriba, lo mismo en las zonas
laterales opuestas de la banda de rodadura, externa a la zona
ecuatorial antes mencionada.
En tales zonas laterales, las ranuras
preferentemente tienen un radio de curvatura de entre 160 y 240
mm.
Preferentemente, el neumático de la presente
invención comprende al menos una ranura substancialmente se extiende
a través de la totalidad del desarrollo axial de la banda de
rodadura según una trayectoria curvilínea substancialmente de doble
inflexión, que incluye porciones laterales opuestas que tienen sus
respectivos centros de curvaturas ubicados hacia arriba de la ranura
y en lados opuestos con respecto a dicho plano ecuatorial del
neumático.
También en este caso, las porciones laterales
opuestas de una ranura como tal preferentemente tiene un radio de
curvatura de entre 160 a 240 mm.
Preferentemente, al menos una de las porciones
laterales de una ranura de trayectoria de doble inflexión como tal
se extiende axialmente a lo largo de la banda de rodadura entre el
plano ecuatorial del neumático y una de las zonas de extremo de la
banda de
rodadura.
rodadura.
En una realización preferida de la presente
invención, las porciones laterales de la ranura que tienen una
trayectoria de doble inflexión están conectadas a través de una
porción intermedia que tienen un centro de curvatura ubicado hacia
debajo de dicha
ranura.
ranura.
Preferentemente, tal porción de conexión
intermedia se extiende axialmente a lo largo de la banda de rodadura
en al menos parte de la zona ecuatorial del neumático y tiene un
radio de curvatura de entre 70 y 90 mm.
Según esta realización de la invención, las
ranuras que tienen una trayectoria de doble inflexión actúan como
elementos de conexión entre ranuras formadas en partes opuestas de
la banda de rodadura y formadas según las ondas de desgaste.
Ventajosamente, las ranuras de doble inflexión,
no sólo optimizan el desgaste de la banda de rodadura en términos de
uniformidad y reducción de la velocidad de desgaste, sino que
también contribuyen a una evacuación aún más efectiva del agua
presente bajo el área de contacto del neumático con el suelo.
En una realización preferida de la presente
invención, la estructura de cintura del neumático comprende al menos
una capa radialmente externa que incluye una pluralidad de espirales
de cuerda circunferenciales, dispuestos axialmente lado a lado, de
un bobinado de cuerda con substancialmente un ángulo cero con
respecto al plano ecuatorial del neumático (cuerda de grado
cero).
Ventajosamente, la adopción de una estructura de
cintura como tal permite incrementar tanto la flexibilidad de la
estructura de cintura como el área de contacto del neumático con el
suelo, es decir, el área donde el neumático toca el suelo, en todas
las condiciones de uso del neumático.
Gracias a esta característica, tanto las
tensiones debidas al deslizamiento sobre la carretera como las
tensiones debidas a la disipación en la composición de caucho de la
banda de rodadura se reducen, con un incremento ventajoso en la
resistencia al desgaste del neumático.
Esta característica ventajosa, además, permite a
su vez reducir la llamada "área sólida", es decir el área
ocupada por los bloques de caucho en una porción de la banda de
rodadura que tiene una longitud igual al paso del diseño de la banda
de rodadura y un ancho igual al desarrollo axial de la banda de
rodadura.
En la siguiente descripción y en las
reivindicaciones adjuntas, el término: paso del diseño de la banda
de rodadura, indica la longitud, medida a lo largo del desarrollo
circunferencial de la banda de rodadura, de una porción del diseño
de la banda de rodadura que se repite periódicamente en un número
entero "n" de veces sobre el desarrollo circunferencial de la
banda de rodadura.
En el presente caso, por lo tanto, el paso del
diseño de la banda de rodadura es igual a la distancia entre los
puntos de inicio de dos porciones subsiguientes del diseño de la
banda de rodadura, medida a lo largo del desarrollo circunferencial
de la banda de rodadura.
La reducción del área sólida obtenida según esta
realización de la invención, permite lograr las siguientes ventajas
adicionales:
- a)
- una mejora en la resistencia al desgaste y, junto con la misma, del rendimiento kilométrico de la banda de rodadura;
- b)
- una mejora en la capacidad del neumático de drenar el agua presente bajo el área de contacto con el suelo (aquaplaning);
- c)
- una mejora en el comportamiento de frenado del neumático con una reducción en la distancia de frenado del vehículo;
- d)
- una mejora en el agarre a la carretera tanto sobre carretera seca (agarre seco) y en carretera mojada (agarre mojado).
Preferentemente, en esta realización del
neumático el área sólida se halla entre el 75% y el 90% y aún más
preferentemente entre 80% y 85% del área total de dicha porción que
tiene una longitud igual al paso de diseño de la banda de rodadura y
un ancho igual al desarrollo axial de la banda de rodadura.
Preferentemente, la capa radialmente exterior
antes mencionada que incluye cuerdas de grado cero en la estructura
de cintura está formada adecuadamente por una cuerda individual o
una banda de tejido cauchutado que comprende algunas cuerdas
metálicas del tipo de alta elongación, preferentemente de 1 a 5
cuerdas, bobinadas en forma de espiral sobre la estructura de
carcasa de un extremo al otro de la porción de corona central de la
misma.
Preferentemente, además, las bobinas de cuerda
dispuestas en un ángulo substancialmente de cero grados con respecto
al plano ecuatorial del neumático se distribuyen con grosor variable
a lo largo del desarrollo axial de la estructura de cintura.
Según esta realización de la invención, el grosor
de distribución de las bobinas de cuerda cambia incrementándose
progresivamente a lo largo del plano ecuatorial hacia los extremos
de la estructura de cintura según una relación predeterminada.
Ventajosamente, esta característica permite
obtener una rigidez diferenciada en la dirección axial y una tensión
más uniforme de la estructura de cintura en uso.
Según con los experimentos del solicitante, tal
relación puede tener convenientemente la siguiente expresión:
Nx=K\frac{R^{2}}{r^{2}}
No
Donde:
- No es el número de las bobinas de cuerda
dispuestas en una porción central de longitud unitaria ubicada en
cada lado del plano ecuatorial;
- R es la distancia entre el centro de dicha
porción y el eje de rotación del neumático;
- r es la distancia entre el centro de la porción
unitaria entre el plano ecuatorial y los extremos axiales de dicha
capa radialmente externa y el eje de rotación del neumático;
- K es un parámetro que tiene en cuenta el
material constituyente y la formación de cuerda, así como la
cantidad de caucho alrededor de la cuerda y el peso de la porción de
capa radialmente interna en dicha porción unitaria, que es variable
con variaciones en el tipo de material y características
estructurales de las bandas de cintura a lo largo del perfil de
corona que diverge de un valor de referencia.
El parámetro K puede tomar un valor
substancialmente cercano a 1 si las cuerdas tienen la misma
formación y todos los materiales conectados son los mismos a lo
largo de las capas, o diferentes valores según las variaciones en
los materiales y formación de los elementos de refuerzo a lo largo
de la extensión periférica de la estructura de cintura.
Una distribución de las cuerdas de acuerdo con
dicha relación asegura tanto la uniformidad de la tensión que afecta
la estructura de cintura durante el uso del neumático, como una
consecuencia de la fuerza centrífuga aplicada, como la rigidez
diferenciada necesaria a lo largo de la dirección axial.
Claramente, aquellos entendidos en la técnica
pueden encontrar otras relaciones que, según las variables de diseño
antes mencionadas, permitirían lograr al mismo tiempo una rigidez
diferenciada a lo largo de la dirección axial y una uniformidad de
tensión en la estructura de cintura del neumático durante la
rodadura, por medio de la variación en forma controlada del grosor
de las cuerdas anteriores.
Preferentemente, el grosor del bobinado de las
cuerdas en grado cero en el área ubicada a cada lado del plano
ecuatorial, donde tiene lugar el máximo adelgazamiento, no es mayor
a 8 y más preferentemente se halla entre 3 y 6 cuerdas/cm.
El ancho axial de dicha zona varía
preferentemente entre 10% y 30% del desarrollo axial de la
cintura.
Preferentemente, la cantidad de cuerdas en dicha
área central es igual a un valor entre 60% y 80% de la cantidad de
cuerdas cerca de los bordes del neumático, donde el grosor de dichas
cuerdas es preferentemente no mayor a 10 y más preferentemente se
halla incluido entre 6 y 8 cuerdas/cm.
Preferentemente, las espirales de cuerda
comprenden cuerdas de metal de alta elongación, obtenidas de cables
de acero de alto contenido de carbono.
Alternativamente, las espirales de cuerda
comprenden cuerdas textiles aramidas.
Preferentemente, las espirales de cuerda de la
capa radialmente externa antes mencionada se bobinan sobre un
elemento de soporte auxiliar ubicado en una posición radialmente
interna, dicho elemento, en una realización preferida, es una hoja
de material elastomérico ubicada entre dichas espirales de cuerdas y
el pliegue de carcasa, opcionalmente cargado con agentes de unión
dispersados en dicho material.
Para los propósitos de la invención, dichos
agentes de unión pueden ser rellenos fibrosos de refuerzo de un
material seleccionado de un grupo que comprende: textiles, metal,
fibra de vidrio o fibras cortas de aramida fibrilada.
Preferentemente, dichos rellenos fibrosos de
refuerzo se orientan a lo largo de una dirección predeterminada,
paralela o inclinada con respecto al plano ecuatorial del
neumático.
Aún más preferentemente, los rellenos fibrosos de
refuerzo son fibras cortas formadas con fibrillas de aramida
homogéneamente distribuidas en la hoja de material elastomérico en
una cantidad de entre 1 y 10 phr (partes en peso por 100 partes en
peso del elastómero).
Alternativamente, según realizaciones adicionales
de la invención, dicho elemento auxiliar de soporte puede comprender
dos bandas axialmente colocadas lado a lado provistas con elementos
de refuerzo orientados según direcciones inclinadas en cada banda y
opuesta una a la otra en las dos bandas con respecto al plano
ecuatorial del neumático, o dos bandas radialmente superpuestas
ubicadas a cada lado del plano ecuatorial, provistas con elementos
de refuerzo orientados según direcciones inclinadas en cada banda y
opuesta una a otra en las dos bandas con respecto al plano
ecuatorial del neumático.
En este caso, los elementos de refuerzo de dicha
capa radialmente interna puede seleccionarse de un grupo que
comprende cuerdas textiles y cuerdas metálicas; por otro lado los
elementos de refuerzo en una de dichas bandas pueden estar formados
por un material diferente de aquel del elemento de refuerzo de la
banda adyacente en dirección radial.
En una realización adicional de la invención, se
ha encontrado que al utilizar fibras aramidas en los cables de talón
de la carcasa, puede obtenerse una estructura de neumático que tiene
una flexibilidad de talones mejorada que hace más fácil las
operaciones de montaje del neumático sobre una llanta de rueda.
Características y ventajas adicionales serán más
aparentes por medio de la siguiente descripción de una realización
preferida del neumático según la invención, proporcionada a modo de
indicación no limitante a continuación con referencia a los dibujos
adjuntos.
En los dibujos:
- La Figura 1 muestra una vista en sección
transversal de un neumático según la invención, tomada a lo largo de
la línea I-I de la Figura 2;
- La Figura 2 muestra un esquema de desarrollo de
una banda de rodadura de un neumático según la invención;
- Las Figuras 3 y 4 muestra respectivas secciones
transversales de una ranura, tomada en diferentes posiciones a lo
largo del desarrollo axial de la banda de rodadura, a lo largo de
las líneas A-A' y B-B' de la Figura
2;
- La Figura 5 muestra un diagrama de una regla de
variación preferida de los ángulos \alpha y \alpha', formados
por las paredes de entrada y de salida de las ranuras como una
función de la distancia desde el plano ecuatorial medidos a lo largo
de la cuerda del neumático de la Figura 1;
- Las Figuras 6a-6c muestras
respectivamente secciones transversales a escala aumentada de una
ranura de la Figura 1, tomada en el plano ecuatorial y porciones de
extremo opuestas de la banda de rodadura del neumático de la Figura
1.
Con referencia a la Figura 1, la referencia
numérica 1 indica un neumático de alta curvatura transversal
proyectado para vehículos de dos ruedas, en particular para montarse
sobre la rueda trasera de un vehículo de motor.
Como se sabe, la curvatura transversal de un
neumático se define por medio de un valor específico de la relación
entre la distancia ht de la corona de la banda de rodadura,
desde la línea b-b pasando a través de los extremos
C de la banda de rodadura medida sobre el plano ecuatorial
X-X, y la distancia wt medida a lo largo de
la cuerda del neumático entre dichos extremos, teniendo dicha
curvatura transversal en vehículos de dos ruedas un valor
relativamente alto, usualmente no inferior a aproximadamente 0,15 en
caso de neumáticos montados sobre la rueda trasera y aún mayores
para la rueda delantera, contra un valor usualmente menor a 0,05 en
neumático para coches de motor.
Si los extremos de la banda de rodadura no pueden
identificarse con facilidad, por ejemplo debido a la falta de una
referencia precisa tal como la esquina indicada por medio de
C en la Figura 1, el valor de la cuerda máxima del neumático
puede suponerse como la distancia wt.
El valor de la curvatura transversal antes
mencionada se denomina "relación de curvatura".
En el neumático de la invención dicho valor se
halla preferentemente entre 0,15 y 0,30.
El neumático 1 comprende una estructura de
carcasa 2 que tiene una porción central de corona 16 que comprende
al menos un pliegue de carcasa 3 que define dos paredes laterales
cuyos bordes laterales 3a se doblan alrededor de los respectivos
núcleos de talón 4.
En el borde periférico exterior de los núcleos de
talón 4 se aplica un relleno elastomérico 5 que llena el espacio
definido entre el pliegue de carcasa 3 y el borde lateral doblado
hacia atrás correspondiente 3a del pliegue de carcasa 3.
Como se sabe, la zona de neumático que comprende
el núcleo de talón 4 y el relleno 5 forma el llamado talón,
globalmente indicado por medio de 15, destinado a anclar el
neumático sobre una correspondiente llanta de montaje, no
mostrada.
Una estructura de cintura 6, que comprende al
menos una capa radialmente externa que incluye una o varias cuerdas
7, consecutivamente colocada en paralelo y ubicada lado a lado sobre
la porción central de corona 16 de un extremo al otro de la
estructura de carcasa 2, se asocia coaxialmente a dicha estructura
de carcasa 2.
Según tal disposición, las cuerdas 7 forman una
pluralidad de espirales de cuerda circunferenciales 7a,
substancialmente orientadas según la dirección de rodadura del
neumático, siendo dicha dirección llamada usualmente "a grado
cero", con referencia a su posición con respecto al plano
ecuatorial X-X del neumático.
Preferentemente, la estructura de cintura 6 está
constituida por medio de una única cuerda o una banda de tejido
cauchutado que comprende cuerdas dispuestas lado a lado,
preferentemente hasta cinco, en forma de espiral de un extremo al
otro de dicha porción de corona 16 del pliegue de carcasa 2.
Aún más preferentemente, dicha cuerda es una
cuerda conocida de metal del tipo de alta elongación (HE) cuyo uso y
características ya han sido ampliamente descritos en la Patente
Europea EP 0 461 646 del mismo solicitante, a la cual referirse para
más detalles.
En resumen, dichas cuerdas consisten en un cierto
número de hebras, de 1 a 5, preferentemente entre 3 y 4,
consistiendo cada hebra en un cierto número de cables individuales,
de 2 a 10, preferentemente entre 4 y 7, que tienen un diámetro mayor
a 0,10 mm y preferentemente de entre 0,12 a 0,35 mm. Los cables en
las hebras y las hebras en la cuerda están bobinadas juntas
helicoidalmente en la misma dirección, con pasos de bobinado iguales
o incluso diferentes para los cables y las hebras.
Preferentemente, tales cuerdas están hechas de
cables de acero de alto contenido de carbono (HT), es decir cables
de acero con un contenido de carbono mayor a 0,9%. En particular, en
un prototipo específico preparado por el solicitante, el bobinado
helicoidal de la capa de espirales de cuerda circunferenciales 7a
consiste en una cuerda única 7, conocida como 3x4x0,20 HE HT, en
espiral desde un extremo de la cintura al otro. La descripción
anterior define una cuerda de metal formada por tres hebras, que
consisten cada una en cuatro cables elementales bobinados en la
misma dirección que las hebras y que tienen un diámetro de 0,20 mm;
como se sabe, la abreviatura HE significa acero de "alta
elongación" y la abreviatura HT significa acero de "alta
tracción", es decir acero de alto contenido de carbono.
Tales cuerdas tienen un alargamiento final de
entre 4% y 8% y un comportamiento típico de resistencia a la
tracción, la bien conocida y llamada "comportamiento de
muelle", que es particularmente útil para la conformación y
formado de estos neumáticos de alta curvatura transversal.
Claramente, el uso preferido de cables de metal
no excluye el uso de otros cables, en particular y con medidas
adecuadas, el uso de cuerdas igualmente conocidas de tejido de fibra
aramida, así como la combinación de las mismas: únicamente a modo de
ejemplo, una capa de cuerdas de grado cero puede idearse
comprendiendo cuerdas textiles (de aramida) en posición central y
cuerdas metálicas (HE) en las porciones laterales colindantes, y
viceversa. En lo que refiere a las diferentes técnicas de bobinado
de las cuerdas alrededor de la carcasa, las mismas son muy conocidas
y por lo tanto no se ilustran aquí.
Según una ventajosa realización adicional de la
estructura de cintura 6, mostrada en la Figura 1, las espirales 7a
de cuerda 7, colocadas substancialmente en ángulo cero con respecto
al plano ecuatorial X-X del neumático, se
distribuyen con grosor variables a lo largo del desarrollo axial de
la estructura de cintura 6.
En este caso, el grosor de distribución de las
espirales de cuerda progresivamente cambia a lo largo de la capa,
desde el plano ecuatorial hacia los extremos, preferentemente según
la siguiente relación:
Nx=
K\frac{R^{2}}{r^{2}}
No
Donde:
- -
- No es el número de espirales de cuerda dispuestos en una porción central de longitud unitaria ubicado a cada lado del plano ecuatorial;
- -
- R es la distancia entre el centro de dicha porción y el eje de rotación del neumático;
- -
- r es la distancia entre el centro de la porción unitaria entre el plano ecuatorial y los extremos axiales de dicha capa radialmente externa y el eje de rotación del neumático;
- -
- K es un parámetro que tiene en cuenta el material constituyente y la formación de cuerda, así como la cantidad de caucho alrededor de la cuerda y el peso de la capa radialmente interna en dicha porción unitaria, que es variable con variaciones en el tipo de material y características estructurales de las bandas de cintura a lo largo del perfil de la corona que diverge de un valor de referencia.
Preferentemente, el grosor de las cuerdas de
grado cero en la zona a cada lado del plano ecuatorial
X-X del neumático 1 esta entre 3 y 6 cuerdas/cm.
Preferentemente, la estructura de cintura 6
comprende además un elemento auxiliar de soporte 9, que
substancialmente consiste en una hoja de material elastomérico
interpuesto entre la capa de cuerda y el pliegue de carcasa 3 y
sobre el cual se bobinan las espirales de cuerda 7a formadas por la
cuerda 7 (Figura 1).
Tal elemento auxiliar de soporte 9 realiza varias
funciones útiles. Primero, gracias a su adhesividad y resistencia
estructural, mantiene adecuadamente conectadas unas a otras las
espirales de cuerda 7a formadas por la cuerda 7 durante las etapas
de preparación de la cintura, dando a la cintura 6 una estabilidad
estructural suficiente durante su fabricación y durante las etapas
subsiguientes de manipulación que preceden al montaje de dicha
estructura con la carcasa 2. Al completar la vulcanización, la
presencia en el neumático en funcionamiento del elemento auxiliar 9
proporciona ventajas adicionales en términos de características de
comportamiento mejorado del neumático, en particular por medio del
incremento de su capacidad de empuje de deslizamiento. Por otro
lado, el elemento auxiliar de soporte 9 debe ser lo más fino
posible, para limitar en forma adecuada su peso que, dentro de las
zonas de radio máximo del neumático, es de gran importancia con
referencia a la generación de fuerzas centrífugas.
Para permitir la fabricación y uso de elementos
auxiliares de soporte 9 con un grosor adecuadamente reducido, la
composición de caucho que forman dichos elementos auxiliares de
soporte (preferentemente una composición basada en caucho natural
que contiene negro de carbón en una cantidad de entre 30 a 70 phr)
debe preferentemente contener un relleno de refuerzo homogéneamente
dispersado.
Preferentemente, dicho relleno de refuerzo
dispersado está compuesto de agentes de unión, adecuados para
incrementar las características de resistencia mecánica y dibujado
del material en estado crudo, no obstante sin alterar
substancialmente las características de adhesividad del mismo.
En este aspecto, se prefiere el uso de la llamada
pulpa de aramida (fibrillas cortas de
poli-parafenilen-tereftalamida), del
tipo conocido en el mercado como "Kevlar®-pulp" o
"Twaron®-pulp" (Kevlar® y Twaron® son marcas registradas de
DuPont y Akzo, respectivamente).
El material elastomérico reforzado con dicha
pulpa de aramida tiene, en estado crudo, una resistencia final a la
carga de tensión desde 3 a 7 MPa, con un 50% de alargamiento con una
carga de tensión de entre 0,6 a 3 MPa.
Se ha encontrado también que, en presencia de
fibras de aramida dispersas en la composición de material
elastomérico que lo constituye, el elemento auxiliar de soporte 9
puede tomar la forma de una hoja extremadamente fina capaz de
soportar al mismo tiempo aquellas deformaciones y tensiones
permanentes inducidas en el mismo durante la fabricación del
neumático en crudo.
Más en particular, se ha encontrado que los
mejores resultados son aquellos obtenidos por medio de la
incorporación de la pulpa de aramida en la composición del
elastómero en crudo en una cantidad de entre 1 a 10 phr (partes en
peso por cada 100 partes de caucho) y utilizando fibras de una
longitud de entre 0,1 a 2,5 mm, en la práctica es posible hacer y
utilizar, en la fabricación del neumático, un elemento auxiliar de
soporte 9 de un grosor de entre 0,075 a 0,5 mm, preferentemente de
aproximadamente 0,25 mm o menor.
La resistencia a las diferentes tensiones puede
incrementarse además por medio de la formación del elemento auxiliar
9 a través de calandrado, de forma que las fibras de aramida pueden
pre-orientarse según una dirección preferida en la
hoja de elastómero que forma el elemento auxiliar: dicha dirección
preferida puede ser, al menos para el uso en el neumático según la
invención, la dirección transversal del neumático, aunque se han
obtenido resultados también excelentes con la dirección
longitudinal.
Una banda de rodadura 8, por medio de la cual el
neumático 1 entra en contacto con el suelo, se aplica de la forma
conocida sobre la estructura de cintura 6 descrita con
anterioridad.
La banda de rodadura 8 comprende una pluralidad
de bloques de caucho, todos indicados por medio de la referencia 10,
definida entre una pluralidad de ranuras 11 que se extienden en una
dirección substancialmente transversal a la dirección de rodadura
del neumático indicado por medio de la flecha D en la Figura 2.
Por conveniencia, el término: bloque de caucho,
se usa en esta descripción para indicar una porción alargada de la
banda de rodadura 8 que se extiende con prevalencia en dirección
axial y entre dos ranuras subsiguientes 11.
Cada una de dichas ranuras 11 comprende a su vez
un fondo 12 conectado a paredes opuestas de entrada 13 y de salida
14, que tienen una inclinación predeterminada con respecto al fondo
12 según la posición considerada a lo largo del desarrollo axial de
la banda de rodadura 8.
Más en particular, según la invención, la
inclinación de las paredes laterales de entrada y de salida 13, 14
de las ranuras 11 tiene un valor constante y predeterminado en una
zona ecuatorial de la banda de rodadura 8 indicada por medio de E en
las Figuras 1 y 2.
Preferentemente, dicha zona ecuatorial E de la
banda de rodadura 8 se extiende a cada lado del plano ecuatorial
X-X del neumático 1 con un ancho de entre 10% al 35%
del desarrollo axial de dicha banda de rodadura.
Aún más preferentemente, la zona ecuatorial E se
extiende a cada lado del plano ecuatorial X-X del
neumático por una longitud de entre 25% y 30% del desarrollo axial
de la banda de rodadura 8.
En la zona ecuatorial E, la pared de entrada 13
de la ranura 11 se inclina hacia la dirección de rodadura del
neumático y forma, con respecto al plano \pi tangente al fondo 12,
un ángulo \alpha que varía de 50º a 80º (Figura 3).
Como se ha descrito con anterioridad e ilustrado
en las Figuras 3 y 4, los valores angulares que definen la
inclinación de las paredes laterales de entrada y salida 13, 14 de
las ranuras 11 se medirán todas en la dirección horaria empezando en
el plano superior \pi tangente al fondo 12 de dichas ranuras.
Según una realización preferida ilustrada en la
Figura 3, la pared de entrada 13 de las ranuras 11 forma, con
respecto al plano \pi, un ángulo \alpha igual a aproximadamente
65º.
En otras palabras, la pared de entrada 13 de las
ranuras 11 forma, con respecto al un plano perpendicular al fondo
12, un ángulo igual a aproximadamente 25º.
En la zona ecuatorial E de la banda de rodadura
8, la pared de salida 14 de las ranuras 11 está en cambio inclinada
hacia la dirección opuesta a la dirección de rodadura del neumático
(es decir hacia la izquierda con referencia a la Figura 3) y forma,
con respecto al plano \pi, un ángulo \alpha' de entre 90º y
100º.
Según una realización preferida mostrada en la
Figura 3, la pared de salida 14 de las ranuras 11 forma, con
respecto al plano \pi, un ángulo \alpha' igual a aproximadamente
95º.
En otras palabras, la pared de salida 14 de las
ranuras 11 forma, con respecto al plano perpendicular al fondo 12,
un ángulo igual a aproximadamente 5º medido en la dirección opuesta
a la dirección de rodadura del neumático.
Según la invención, en zonas laterales opuestas
F, G de la banda de rodadura 8, externa a dicha zona ecuatorial E,
la inclinación de las paredes laterales de entrada y salida 13, 14
de las ranuras 11 cambia linealmente - según la cuerda del neumático
1 - al alejarse del plano ecuatorial X-X,
aproximando porciones de extremo 8a, 8b de la banda de rodadura
8.
Más en particular, el ángulo \alpha - formado
por la pared de entrada 13 de las ranuras 11 con respecto al plano
\pi tangente al fondo 12 - se incrementa linealmente según la
cuerda y alcanza un valor de entre 80º y 90º en las porciones de
extremo 8a, 8b de la banda de rodadura (ver la Figura 4).
En otras palabras, en las zonas laterales
opuestas F, G de la banda de rodadura 8, la inclinación con
respecto al plano \pi de la pared de entrada 13 de las ranuras 11
se incrementa linealmente hasta que alcanza la inclinación máxima en
las porciones de extremo antes mencionadas 8a, 8b.
Preferentemente, en las porciones de extremo 8a,
8b, la pared de entrada 13 de las ranuras 11 forma con respecto al
plano \pi, un ángulo \alpha igual a 85º, es decir forma, con
respecto a un plano perpendicular al fondo 12, un ángulo \alpha
igual a aproximadamente 5º (Figura 4).
La regla de variación preferida del ángulo
\alpha como función de la distancia desde el plano ecuatorial
X-X del neumático 1 medida a lo largo de la cuerda
del mismo, se muestra en forma gráfica en la Figura 5.
Claramente, sólo aquellas ranuras 11 que abarcan
el desarrollo axial completo de la banda de rodadura 8 estarán
involucradas por una variación de la inclinación de las paredes de
entrada 13 dentro de todo el rango de valores como se definió con
anterioridad, mientras que para aquellas ranuras 11 ubicadas en las
zonas laterales F, G de la banda de rodadura 8 y cuya longitud no
toca la zona ecuatorial E, la variación del ángulo \alpha puede
estar limitada a un intervalo que fluctúa desde un valor máximo de
90º y un valor mínimo de 65º al aproximarse al plano ecuatorial
X-X.
Según la invención, el ángulo \alpha' también -
formado por la pared de salida 14 de las ranuras 11 con respecto al
plano \pi tangente al fondo 12 - se incrementa linealmente según
la cuerda del neumático en las zonas laterales F, G de la banda de
rodadura 8 y alcanza un valor de entre 100º y 130º en las porciones
de extremo 8a, 8b de la banda de rodadura 8 (Figura 4).
En otras palabras y como puede verse fácilmente
en las Figuras 3 y 4, en las zonas laterales F, G de la banda de
rodadura 8, la inclinación de la pared exterior 14 de las ranuras 11
decrece linealmente con respecto al plano \pi y en dirección
opuesta a la dirección de rodamiento de neumático, al alejarse del
plano ecuatorial X-X hasta que la inclinación mínima
se alcanza en dichas porciones de extremo 8a, 8b.
Preferentemente, en las porciones de extremo 8a,
8b, la pared de salida 14 de las ranuras 11 forma con respecto al
plano \pi, un ángulo \alpha' igual a 115º, es decir forma un
ángulo igual a aproximadamente 25º con respecto a un plano
perpendicular al fondo 12.
En este caso también, sólo aquellas ranuras 11
que se hallan a lo largo del desarrollo axial total de la banda de
rodadura 8 estarán involucradas en una variación de inclinación de
las paredes de salida 14 dentro de todo el rango de valores
definidos con anterioridad, mientras que aquellas ranuras 11
ubicadas en las zonas laterales F, G de la banda de rodadura 8 y con
una longitud que no llega hasta la zona ecuatorial E, la variación
del ángulo \alpha' puede limitarse dentro de un intervalo que
fluctúa entre 130º y 100º al aproximarse al plano ecuatorial
X-X.
La regla de variación preferida del ángulo
\alpha' como función de la distancia desde el plano ecuatorial
X-X del neumático 1 medido a lo largo de la cuerda
del mismo, se muestran en forma de gráfico en la Figura 5.
Las Figuras 6A-6C muestran tantas
secciones transversales de las ranuras 11 en la zona ecuatorial E
del neumático 1 y, respectivamente, en las porciones de extremo 8a,
8b de la banda de rodadura 8.
En una realización preferida del neumático 1, las
ranuras 11 se extienden transversalmente a lo largo de la banda de
rodadura 8 según una trayectoria curvilínea substancialmente
paralela a las llamadas ondas de desgaste (también conocidas por
medio del término "ondas de Schalamack") de dicha banda
de
rodadura.
rodadura.
Con este objetivo, las ranuras 11 tiene al menos
un centro de curvatura ubicado hacia arriba de las mismas en las
zonas laterales opuestas F, G de la banda de rodadura 8, dichas
zonas son externas a la zona ecuatorial E definida con
anterioridad.
En dichas zonas laterales F, G las ranuras 11
tienen un radio de curvatura R_{1} que fluctúa entre 160 a 240
mm, preferentemente entre 180 a 200 mm, y aún más preferentemente es
igual a aproximadamente 190 mm.
Preferentemente, en una porción de la banda de
rodadura 8 que tiene una longitud igual al paso del diseño de la
banda de rodadura, el neumático 1 de la presente invención comprende
al menos una ranura, preferentemente un par de ranuras 11a, 11b, que
se extienden substancialmente a través de todo el desarrollo axial
de la banda de rodadura 8 según una trayectoria substancialmente
curvilínea de doble inflexión.
Cada una de dichas ranuras 11a, 11b incluye
porciones laterales opuestas cuyos respectivos centros de curvatura
se ubican hacia arriba de las mismas y sobre lados opuestos con
respecto al plano ecuatorial X-X del neumático 1
(Figura 2).
En este caso también, las porciones laterales
opuestas de las ranuras 11a, 11b que tienen una trayectoria de doble
inflexión - ubicadas en zonas laterales opuestas F, G de la banda de
rodadura 8 - preferentemente tienen un radio de curvatura de entre
160 a 240 mm y preferentemente igual a aproximadamente 190 mm.
Por otro lado, según una realización adicional
preferida de la invención, al menos una de las porciones laterales
de las ranuras 11a, 11b que tiene una trayectoria de doble inflexión
se extiende transversalmente a lo largo de la banda de rodadura 8
entre el plano ecuatorial del neumático 1 y una de las zonas de
extremo F, G de dicha banda de rodadura.
Más precisamente, en el presente ejemplo la
ranura 11a comprende una porción lateral que se extiende entre el
plano ecuatorial x-X y la zona lateral
X-F, mientras que la ranura 11b comprende una
porción lateral que se extiende entre el plano ecuatorial
X-X y la zona lateral opuesta G.
Preferentemente, las porciones laterales opuestas
de las ranuras 11a, 11b están conectadas a través de una porción
intermedia, que se extiende transversalmente a lo largo de la banda
de rodadura 8 en al menos parte de la zona ecuatorial E, cuyo centro
de curvatura se ubica hacia debajo de dicha ranura.
Más precisamente, en el presente ejemplo la
porción intermedia de la ranura 11a se extiende entre el plano
ecuatorial X-X y una parte de la zona lateral G,
mientras que la porción intermedia de la ranura 11b se extiende
entre el plano ecuatorial X-X y una parte de la zona
lateral opuesta F.
Preferentemente, dicha porción intermedia de
conexión tiene un radio de curvatura R_{2} de entre 70 a 90 mm y
aún más preferentemente igual a aproximadamente 80 mm.
Cuando, como en el caso ilustrado en las figuras,
la estructura de cintura 6 comprende una pluralidad de espirales de
cuerdas 7a hechas de cuerda de grado cero, el neumático 1 de la
invención tiene - en una porción de la banda de rodadura 8 cuya
longitud es igual al paso "p" del diseño de la banda de
rodadura y cuyo ancho es igual al desarrollo axial de la banda de
rodadura 8 - una llamada "área sólida" adecuadamente reducida
con respecto a los neumáticos de la técnica anterior.
Preferentemente, la llamada "área sólida"
fluctúa entre 75% y 90% y aún más preferentemente entre 80% y85% del
área total de dicha porción.
Repetidas pruebas llevadas a cabo por el
solicitante han mostrado que los neumáticos según la invención,
aparte de resolver el problema de reducir y posiblemente eliminar el
fenómeno de "trozos de banda", también logran muchas ventajas
con respecto a los neumáticos de la técnica anterior.
Entre ellas, pueden mencionarse las
siguientes:
- a)
- una resistencia al desgaste mejorada de la banda de rodadura, con la consiguiente ventajosa posibilidad de reducir el peso del neumático, y junto con ello, reducir el efecto de perturbación sobre el equilibrio del vehículo causado por los impactos o la rugosidad del suelo, y reducir la distancia de frenado debido a la menor inercia del neumático;
- b)
- una mayor uniformidad del desgaste de la banda de rodadura del neumático, con el consiguiente ventajoso incremento en el agarre a la carretera del mismo;
- c)
- un incremento en el rendimiento kilométrico del neumático;
- d)
- una mayor estabilidad térmica de los bloques de caucho formados sobre la banda de rodadura;
- e)
- una menor resistencia a la rodadura del neumático, con la consiguiente reducción del desgaste;
- f)
- una capacidad mejorada del neumático para drenar el agua presente bajo el área de contacto con el suelo;
- g)
- un agarre a la carretera mejorado tanto sobre suelo seco (agarre seco) y sobre suelo mojado (agarre mojado).
Obviamente, los técnicos en la materia pueden
introducir variantes y modificaciones a la invención antes descrita,
para satisfacer requerimientos específicos y contingentes, de todas
formas dichas variantes y modificaciones caen dentro del ámbito de
protección tal como se define por medio de las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (25)
1. Neumático para vehículos de dos ruedas que
comprende:
- -
- una estructura de carcasa (2) de forma tórica que tiene una alta curvatura transversal y provista de una porción de corona central (16) y dos paredes laterales que terminan en un par de talones (15) para anclar sobre una llanta de montaje correspondiente;
- -
- una estructura de cintura (6) circunferencialmente inextensible, coaxialmente extendida alrededor de la estructura de carcasa (2);
- -
- una banda de rodadura (8), coaxialmente extendida alrededor de la carcasa de cintura (6) que comprende una zona ecuatorial (E) y zonas laterales opuestas (F, G) externas a dicha zona ecuatorial (E) y una pluralidad de bloques de caucho (10) definidos entre una pluralidad de ranuras (11) que se extiende a lo largo de una dirección substancialmente transversal a la dirección de rodadura del neumático, dichas ranuras (11) comprenden un fondo (12) conectado a paredes laterales opuestas de entrada (13) y de salida (14);
Donde en una zona ecuatorial (E) de la banda de
rodadura (8) la pared de entrada (13) de dichas ranuras (11) está
inclinada con respecto a dicho fondo (12) hacia la dirección de
rodadura del neumático y forma con respecto al plano (\pi)
tangente a dicho fondo (12) un ángulo (\alpha) de entre 50º a 80º
medido en dirección antihoraria empezando de dicho plano (\pi);
y
Donde en dicha zona ecuatorial (E) de la banda de
rodadura (8) la pared de salida (14) de dichas ranuras (11) está
inclinada con respecto a dicho fondo (12) hacia una dirección
opuesta a la dirección de rodadura del neumático y forma con
respecto a dicho plano (\pi) un ángulo (\alpha') de entre 90º y
100º medidos en dirección antihoraria comenzando desde el mismo;
Caracterizado por el hecho de que en las
zonas laterales opuestas (F, G) de la banda de rodadura (8) externas
a dicha zona ecuatorial (E), dicho ángulo (\alpha') se incrementa
linealmente según la cuerda del neumático.
2. Neumático según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho ángulo (\alpha) se
halla entre 60º y 70º.
3. Neumático según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicha zona ecuatorial (E)
se extiende a cada lado del plano ecuatorial (X-X)
del neumático en una porción que tiene una longitud de entre 10% y
35% del desarrollo axial de dicha banda de rodadura (8).
4. Neumático según las reivindicaciones 1 ó 3,
caracterizado por el hecho de que dicho ángulo (\alpha) es
substancialmente constante dentro de dicha zona ecuatorial (E) del
neumático.
5. Neumático según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que en las zonas laterales
opuestas (F, G) de la banda de rodadura (8), exterior a dicha zona
ecuatorial (E), dicho ángulo (\alpha) se incrementa linealmente
según la cuerda del neumático hasta un valor máximo de entre 80º y
90º.
6. Neumático según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho ángulo (\alpha') es
substancialmente constante en dicha zona ecuatorial (E) del
neumático.
7. Neumático según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que en dichas zonas laterales
opuestas (F, G) de la banda de rodadura (8) dicho ángulo (\alpha')
se incrementa linealmente hasta un valor máximo de entre 100º a
130º.
8. Neumático según la reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que el valor máximo de dicho
ángulo (\alpha') está entre 110º y 120º.
9. Neumático según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dichas ranuras (11) se extienden transversalmente a lo largo de
la banda de rodadura (8) según una trayectoria curvilínea
substancialmente paralela a las ondas de desgaste de la banda de
rodadura (8).
10. Neumático según la reivindicación 9,
caracterizado por el hecho de que en dichas zonas laterales
opuestas (F, G) de la banda de rodadura (8) externas a dicha zona
ecuatorial (E), dichas ranuras (11) tienen al menos un centro de
curvatura ubicado hacia arriba de la misma.
11. Neumático según la reivindicación 10,
caracterizado por el hecho de que dichas ranuras (11) tienen
un radio de curvatura (R_{1}) de entre 160 a 240 mm.
12. Neumático según la reivindicación 9,
caracterizado por el hecho de que comprende al menos una
ranura (11a, 11b) que se extiende substancialmente a lo largo de
todo el desarrollo axial de la banda de rodadura (8) según una
trayectoria substancialmente curvilínea de doble inflexión, que
incluye porciones laterales opuestas cuyos respectivos centros de
curvatura se ubican hacia arriba de dichas ranuras (11a, 11b) y en
lados opuestos con respecto a dicho plano ecuatorial
(X-X) del neumático.
13. Neumático según la reivindicación 12,
caracterizado por el hecho de que dichas porciones laterales
opuestas tienen un radio de curvatura (R_{1}) de entre 160 a 240
mm.
14. Neumático según la reivindicación 12,
caracterizado por el hecho de que al menos una de dichas
porciones laterales de dicha al menos una ranura (11a, 11b) se
extiende transversalmente a lo largo de la banda de rodadura (8)
entre dicho plano ecuatorial (X-X) del neumático y
la zona final (F, G) de la banda de rodadura (8).
15. Neumático según la reivindicación 12,
caracterizado por el hecho de que las porciones laterales de
dicha al menos una ranura (11a, 11b) se conectan a través de una
porción intermedia que tiene un centro de curvatura ubicado hacia
debajo de dicha ranura (11a, 11b).
16. Neumático según la reivindicación 15,
caracterizado por el hecho de que dicha porción intermedia de
conexión se extiende transversalmente a lo largo de la banda de
rodadura (8) en al menos parte de dicha zona ecuatorial (E) del
neumático.
17. Neumático según la reivindicación 15,
caracterizado por el hecho de que dicha porción intermedia de
conexión tiene un radio de curvatura (R_{2}) de entre 70 a 90
mm.
18. Neumático según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicha estructura de cintura
(6) comprende al menos una capa radialmente externa que incluye una
pluralidad de espirales de cuerda (7a) circunferenciales dispuestas
axialmente lado a lado de una cuerda (7) bobinada substancialmente a
ángulo cero con respecto al plano ecuatorial (X-X)
del neumático.
19. Neumático según la reivindicación 18,
caracterizado por el hecho de que en una porción de la banda
de rodadura (8) que tiene una longitud igual al paso del diseño de
la banda de rodadura y un ancho igual al desarrollo axial de la
banda de rodadura (8), el área comprometida por dichos bloques de
caucho (10) está comprendida entre 75% y 90% del área total de dicha
porción.
20. Neumático según la reivindicación 18,
caracterizado por el hecho de que dichas espirales de cuerda
(7a), dispuestas substancialmente en ángulo cero con respecto al
plano ecuatorial (X-X) del neumático, se distribuyen
con un grosor variable a lo largo del desarrollo axial de dicha
estructura de cintura (6).
21. Neumático según la reivindicación 20,
caracterizado por el hecho de que el grosor de dichas
espirales de cuerda (7a) se incrementa progresivamente a partir de
dicho plano ecuatorial (X-X) hacia los extremos de
la estructura de cintura (6).
22. Neumático según la reivindicación 21,
caracterizado por el hecho de que el grosor según el cual
dichas espirales de cuerda (7a) se distribuyen está dada por la
siguiente relación:
Nx =
K\frac{R^{2}}{r^{2}}
No
Donde:
- -
- No es el número de espirales de cuerda (7a) dispuestas en una porción central de longitud unitaria ubicada a cada lado del plano ecuatorial (X-X);
- -
- R es la distancia entre el centro de dicha porción y el eje de rotación del neumático;
- -
- r es la distancia entre el centro de la porción unitaria entre el plano ecuatorial y el eje de rotación del neumático;
- -
- K es un parámetro que tiene en cuenta el material constituyente y la formación de la cuerda, así como la cantidad de caucho alrededor de la cuerda y el peso de la porción de capa radialmente interna en dicha porción unitaria, que es variable con variaciones en el tipo de material y características estructurales de las bandas de cintura a lo largo del perfil de la corona que diverge del valor de referencia.
23. Neumático según la reivindicación 22,
caracterizado por el hecho de que dicho grosor se halla entre
3 y 8 cuerdas/cm a lo largo del desarrollo axial de dicha estructura
de cintura (6).
24. Neumático según la reivindicación 18,
caracterizado por el hecho de que dicha estructura de cintura
(6) comprende además un elemento auxiliar de soporte (9) en posición
radialmente interna.
25. Neumático según la reivindicación 24,
caracterizado por el hecho de que dicho elemento auxiliar de
soporte (9) comprende una hoja de material elastomérico, interpuesta
entre la estructura de cintura (6) y el pliegue de carcasa (3),
comprendiendo dicha hoja agentes de unión dispersos en el material
elastomérico de la misma.
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