ES2233294T3 - Cubierta neumatica. - Google Patents

Cubierta neumatica.

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ES2233294T3
ES2233294T3 ES00307750T ES00307750T ES2233294T3 ES 2233294 T3 ES2233294 T3 ES 2233294T3 ES 00307750 T ES00307750 T ES 00307750T ES 00307750 T ES00307750 T ES 00307750T ES 2233294 T3 ES2233294 T3 ES 2233294T3
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Kazunori Suzuki
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Abstract

Cubierta neumática (1) que comprende una parte (2) que constituye la banda de rodadura, un par de partes (3) que constituyen los flancos, un par de partes (4) que constituyen los talones, una carcasa (5) de una o varias telas cauchutadas que contiene hilos dispuestos radialmente en la misma y para reforzar estas partes se extiende entre las de un par de almas (7) de los talones que están embebidas en las respectivas partes (4) que constituyen los talones, un cinturón (6) que refuerza la parte que constituye la banda de rodadura y un caucho (8) de relleno del talón que se extiende con una disminución progresiva de su sección entre un cuerpo principal (5b) y una parte vuelta arriba (5t) de la carcasa hacia el exterior desde el alma (7) del talón en una dirección radial de la cubierta, teniendo dicho caucho (8) de relleno del talón en un conjunto constituido por la cubierta (1) y una llanta homologada (10) una altura (8h) no superior a una altura (FH) de una pestaña (10F) de la llanta, y teniendo la parte vuelta arriba (5t) de la carcasa una altura (5tH) que corresponde a no menos de 0, 5 veces una altura (SHc) de la sección de la carcasa (5) desde una línea (RL) del tamaño de la llanta y extendiéndose dicha parte vuelta arriba de la carcasa hasta más allá de un punto (A) de anchura máxima de la carcasa y paralelamente al cuerpo principal (5b) de la carcasa hacia el exterior con respecto a un extremo en punta del caucho (8) de relleno del talón; estando dicha cubierta neumática caracterizada por el hecho de que las de un par de capas (11) de refuerzo de los flancos están dispuestas junto a un exterior de la parte vuelta arriba (5t) extendiéndose desde un punto cercano al extremo en punta del caucho (8) de relleno del talón hasta al menos un punto cercano a un extremo del cinturón (6) más allá de la altura (5tH)de la parte vuelta arriba (5t) de la carcasa.

Description

Cubierta neumática.
Esta invención se refiere a una cubierta neumática, y más en particular a una cubierta neumática radial para automóviles de turismo, y en particular para automóviles de turismo de tracción delantera, que tiene una excelente estabilidad direccional y un excelente confort de marcha y una propiedad de generar un bajo nivel de ruido a base de reducir en gran medida el nivel de ruido basado en el sonido resonante de la cavidad de la cubierta.
En las cubiertas neumáticas para automóviles de turismo (cubiertas neumáticas radiales) llega a ser particularmente importante la estabilidad direccional. A fin de lograr que esta característica funcional alcance un alto nivel, es común la técnica de aplicar un caucho duro o superduro de relleno del talón a la parte que constituye el talón.
Por otro lado, la aplicación de un caucho de relleno del talón de este tipo hace que disminuya el confort de marcha e incrementa el nivel de ruido debido al sonido resonante de la cavidad de la cubierta. A fin de hacer que alcancen juntamente niveles más altos la estabilidad direccional, el confort de marcha y la propiedad en virtud de la cual la cubierta genera un bajo nivel de ruido, por consiguiente, se propone modificar de distintas maneras la altura, el material, la forma y características similares del caucho de relleno del talón de la cubierta.
Si se pretende mejorar el confort de marcha, se adoptan medidas sencillas para reducir la altura del caucho de relleno del talón. En este caso, sin embargo, disminuye la rigidez longitudinal en la dirección radial de la cubierta, disminuyendo simultáneamente las rigideces circunferencial y lateral de la cubierta. Puesto que estas tres rigideces disminuyen simultáneamente, se da un simultáneo empeoramiento de la estabilidad direccional y de la propiedad de generar ruido debido al sonido resonante de la cavidad de la cubierta. En otras palabras, es difícil lograr que alcancen simultáneamente niveles más altos la estabilidad direccional, el confort de marcha y la propiedad en virtud de la cual la cubierta genera un bajo nivel de ruido.
Se llama asimismo la atención acerca de la descripción del documento US-A-5431209, que ilustra una cubierta según el preámbulo de la reivindicación 1.
Es por consiguiente objeto de la invención aportar una cubierta neumática en la que alcancen niveles considerablemente más altos la estabilidad direccional, el confort de marcha y la propiedad en virtud de la cual la cubierta genera un bajo nivel de ruido.
Según la invención, se aporta una cubierta neumática que comprende una parte que constituye la banda de rodadura, un par de partes que constituyen los flancos, un par de partes que constituyen los talones, una carcasa de una o varias telas cauchutadas que contiene hilos dispuestos radialmente en la misma y para reforzar estas partes se extiende entre las de un par de almas de los talones que están embebidas en las respectivas partes que constituyen los talones, un cinturón que refuerza la parte que constituye la banda de rodadura y un caucho de relleno del talón que se extiende con una disminución progresiva de su sección entre un cuerpo principal y una parte vuelta arriba de la carcasa hacia el exterior desde el alma del talón en una dirección radial de la cubierta, teniendo dicho caucho de relleno del talón en un conjunto constituido por la cubierta y una llanta homologada una altura no superior a la altura de la pestaña de la llanta, y teniendo la parte vuelta arriba de la carcasa una altura que corresponde a no menos de 0,5 veces una altura SHc de la sección de la carcasa desde una línea RL del tamaño de la llanta y extendiéndose dicha parte vuelta arriba de la carcasa hasta más allá de un punto de anchura máxima de la carcasa y paralelamente al cuerpo principal de la carcasa hacia el exterior con respecto a un extremo en punta del caucho de relleno del talón, y estando las de un par de capas de refuerzo de los flancos dispuestas junto a un exterior de la parte vuelta arriba extendiéndose desde un punto cercano al extremo en punta del caucho de relleno del talón hasta al menos un punto cercano a un extremo del cinturón más allá de la altura de la parte vuelta arriba.
En este caso, en el sentido en el que se la utiliza en la presente, la expresión "llanta homologada" significa una llanta de todo tipo y tamaño de cubierta descrito en el ANUARIO DE 1999 DE LA JATMA (JATMA = Asociación de los Fabricantes Japoneses de Cubiertas para Automóviles).
En una realización preferible de la invención, el caucho de relleno del talón tiene una dureza A según las JIS (JIS = Normas Industriales Japonesas) que está situada dentro de la gama de durezas de 50-150, y un borde interior del caucho de relleno del talón en la dirección radial de la cubierta tiene una anchura que corresponde a 1,0-1,5 veces una anchura máxima del alma del talón en una dirección axial de rotación de la cubierta.
En otra realización preferible de la invención, la capa de refuerzo del flanco tiene un espesor de 0,3-5,0 mm y un módulo de elasticidad a la tracción de 49 kPa - 49.000 kPa (0,5-500 kp/cm^{2}) en la dirección circunferencial de la cubierta.
En la otra realización preferible de la invención, la capa de refuerzo del flanco está hecha de una mezcla de caucho y otros varios ingredientes que tiene un módulo de elasticidad a la tracción de 49 kPa - 4.900 kPa (0,5-50 kp/cm^{2}).
En una adicional realización preferible de la invención, la capa de refuerzo del flanco está hecha de una capa de hilos cauchutados que tiene un módulo de elasticidad a la tracción de 19.600 kPa - 49.000 kPa (200-500 kp/cm^{2}) y la capa de hilos cauchutados contiene hilos de fibra orgánica que están dispuestos a un ángulo de oblicuidad de los hilos de no menos de 0º con respecto a la dirección circunferencial de la cubierta.
Se describe a continuación la invención haciendo referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales:
La Fig. 1 es una vista esquemática en sección de la mitad derecha de un conjunto de una realización de la cubierta neumática según la invención con una llanta homologada;
la Fig. 2 es una vista esquemática en sección de la mitad derecha de un conjunto de una cubierta comparativa con una llanta homologada; y
la Fig. 3 es una vista esquemática en sección de la mitad derecha de un conjunto de una cubierta convencional con una llanta homologada.
En la Fig. 1 se ilustra en sección un conjunto de una realización de la cubierta neumática según la invención con una llanta homologada.
En la Fig. 1, la cubierta neumática 1 comprende una parte 2 que constituye la banda de rodadura, un par de partes 3 que constituyen los flancos y están unidas a ambos extremos de la parte que constituye la banda de rodadura y un par de partes 4 que constituyen los talones y están unidas a dichas partes que constituyen los flancos. Asimismo, la cubierta 1 comprende una carcasa 5 de al menos una tela, y concretamente de una tela cauchutada de hilos dispuestos radialmente en la realización ilustrada, y un cinturón 6. Además, la cubierta tiene la misma estructura en ambos lados con respecto a un plano ecuatorial E de la cubierta.
La carcasa 5 se extiende entre las de un par de almas 7 de los talones que están embebidas en las respectivas partes 4 que constituyen los talones, reforzando así dicha carcasa la parte 2 que constituye la banda de rodadura, las partes 3 que constituyen los flancos y las partes 4 que constituyen los talones. Asimismo, la carcasa 5 está provista de una parte vuelta arriba 5t que está pasada por en torno al alma 7 del talón desde un interior de la cubierta 1 hacia un exterior de la misma en la dirección radial. Por consiguiente, a la parte de la carcasa 5 que no es la parte vuelta arriba 5t se la llama cuerpo principal 5b.
El cinturón 6 está dispuesto sobre una periferia exterior de la carcasa 5 para reforzar la parte 2 que constituye la banda de rodadura. En la realización ilustrada, el cinturón 6 consta de dos capas 6-1, 6-2 de hilos de acero entrecruzados cauchutados, una capa superior 6-3 y una capa de pequeña anchura 6-4. La capa superior 6-3 y la capa de pequeña anchura 6-4 son respectivamente una capa cauchutada de hilo de fibra orgánica arrollado helicoidalmente.
Asimismo, la cubierta 1 está provista de un caucho 8 de relleno del talón que se extiende entre el cuerpo principal 5b y la parte vuelta arriba 5t en la carcasa 5 hacia el exterior desde una cara periférica exterior del alma 7 del talón en la dirección radial de la cubierta.
En un conjunto de la cubierta 5 con una llanta homologada 10, el caucho 8 de relleno del talón tiene una altura 8h (en mm) que es menor que una altura FH (en mm) de una pestaña 10F de la llanta 10. En este caso, todas estas alturas son medidas desde una línea RL del tamaño de la llanta que es una línea recta que pasa a través de un diámetro D_{R} (en mm) de la llanta 10 paralelamente a una línea axial de rotación (no ilustrada) de la cubierta 1.
Este conjunto refleja un estado de autoposicionamiento de la cubierta 1 plenamente encajada en la llanta 10, siendo dicho estado obtenido inflando suficientemente el conjunto a una determinada presión interna y dando a continuación salida a la presión de aire hasta alcanzar una baja presión tal que la cubierta 1 adopta una adecuada postura en la llanta 10. Además, la llanta 10 está ilustrada tan sólo mediante una línea del perfil exterior.
La parte vuelta arriba 5t se extiende hasta más allá de un punto A de máxima anchura W_{A} del cuerpo principal 5b de la carcasa y tiene una altura 5tH (en mm) que corresponde a no menos de 0,5 veces una altura SHc (en mm) de la sección de la carcasa 5. Además, la parte vuelta arriba 5t se extiende paralelamente al cuerpo principal 5b de la carcasa hacia el exterior desde el extremo en punta del caucho 8 de relleno del talón en la dirección radial. En la realización ilustrada, la parte vuelta arriba 5t discurre en estrecho contacto contra el cuerpo principal 5b de la carcasa.
La cubierta 1 está provista de un par de capas 11 de refuerzo de los flancos que se extienden junto al exterior de la parte vuelta arriba 5t. Un extremo interior de la capa 11 de refuerzo del flanco en la dirección radial de la cubierta está posicionado cerca del extremo en punta del caucho 8 de relleno del talón, mientras que un extremo exterior de la misma está posicionado cerca de al menos una parte extrema del cinturón 6.
A fin de mejorar el confort de marcha contra las vibraciones del vehículo y el ruido en el interior del vehículo, resulta eficaz adoptar la medida de reducir la rigidez longitudinal en la dirección radial de la cubierta. De cara a adoptar tal medida, resulta eficaz reducir la altura del caucho superduro 8 de relleno del talón, que en la cubierta convencional se extendía hasta un punto cercano al punto A de anchura máxima W_{A} de la carcasa 5, hasta un punto situado en las inmediaciones de la altura FH de la pestaña 10F de la llanta 10, como se muestra en la Fig. 1.
No obstante, si se reduce extremadamente la altura del caucho 8 de relleno del talón, son ocasionadas las considerables disminuciones de las rigideces circunferencial y lateral de la cubierta además de la disminución de la rigidez longitudinal en la dirección radial de la cubierta. Estas considerables disminuciones de las rigideces en las tres direcciones ocasionan un empeoramiento de la estabilidad direccional de la cubierta e incrementan el nivel de ruido resonante de la cavidad de la cubierta (zona de frecuencia de aproximadamente 250 Hz), y por consiguiente es ocasionado un empeoramiento del nivel de ruido en el interior del vehículo, viéndose así deteriorado el confort de marcha.
Particularmente, en el sonido resonante de la cavidad de la cubierta domina el modo de vibración secundario en la dirección radial de la cubierta. A este respecto, la considerable disminución de la altura del caucho 8 de relleno del talón reduce en gran medida el efecto de reprimir el modo de vibración secundario, y por consiguiente aumenta considerablemente el nivel de sonido resonante de la cavidad de la cubierta, con lo cual empeora la propiedad de generar ruido. Asimismo, en la cubierta en la que ha sido considerablemente reducida la rigidez circunferencial es ocasionado un problema en cuanto a las características funcionales en materia de tracción cuando la cubierta es usada en una rueda de tracción de un vehículo de tracción en las ruedas delanteras.
A este respecto, se hace que la altura 8h del caucho superduro 8 de relleno del talón de la cubierta 1 según la invención no sea mayor que la altura FH de la pestaña 10F de la llanta 10, para que así se vea reducida la rigidez longitudinal en la dirección radial de la cubierta para así mejorar el confort de marcha.
Por otro lado, las rigideces circunferencial y lateral en la cubierta 1 pueden ser incrementadas aplicando la capa 11 de refuerzo del flanco, con lo cual puede hacerse que la estabilidad direccional se mantenga a un nivel igual al de la de la cubierta convencional. Asimismo, el modo de vibración secundario en la dirección radial de la cubierta 1 es suprimido a base de añadir la capa 11 de refuerzo del flanco para así dar lugar a un incremento de masa, con lo cual puede impedirse que empeore el nivel de sonido resonante de la cavidad de la cubierta, lográndose así la reducción del ruido.
De hecho, para lograr el efecto anteriormente descrito es adecuado aplicar para el caucho 8 de relleno del talón una mezcla de caucho y otros varios ingredientes que tenga una dureza A según JIS de 50-150 grados. Asimismo, el borde interior del caucho 8 de relleno del talón en la dirección radial de la cubierta tiene preferiblemente una anchura W_{8} que corresponde a 1,0-1,5 veces una anchura máxima W_{7} del alma 7 del talón en la dirección axial de rotación de la cubierta. De esta manera es reforzada la parte interior de la parte 4 que constituye el talón que está situada cerca del alma 7 del talón en la dirección radial, lo cual contribuye a mejorar la estabilidad direccional sin hacer que empeore el confort de marcha.
Además, la capa 11 de refuerzo del flanco tiene preferiblemente un espesor de 0,3-5,0 mm. Cuando el espesor es de menos de 0,3 mm, puede no obtenerse una suficiente rigidez circunferencial en la cubierta 1, mientras que cuando dicho espesor es de más de 5,0 mm, la rigidez longitudinal en la dirección radial de la cubierta 1 puede devenir demasiado alta, y no puede lograrse el buen confort de marcha deseado.
Además, la capa 11 de refuerzo del flanco tiene una propiedad que es tal que el módulo de elasticidad a la tracción en la dirección circunferencial de la cubierta 1 está preferiblemente situado dentro de una gama de valores de 49 kPa - 49.000 kPa (0,5-500 kp/cm^{2}). Cuando el módulo de elasticidad a la tracción en la dirección circunferencial es de menos de 0,5 kp/cm^{2}, puede ser insuficiente el mejoramiento de la estabilidad direccional, mientras que cuando dicho módulo de elasticidad a la tracción en la dirección circunferencial es de más de 500 kp/cm^{2}, puede verse incrementada en contra de lo deseado la rigidez longitudinal en la dirección radial de la cubierta 1.
Como material para la capa 11 de refuerzo del flanco que satisfaga la necesidad de que el módulo de elasticidad a la tracción en la dirección circunferencial sea de 0,5-500 kp/cm^{2}, hay un caso en el que se usa solamente una mezcla de caucho y otros varios ingredientes y un caso en el que se usa una capa de hilos cauchutados.
En la mezcla de caucho y otros varios ingredientes que es usada para la capa 11 de refuerzo del flanco, el módulo de elasticidad a la tracción en la dirección circunferencial está preferiblemente situado dentro de una gama de valores de 49 kPa - 4.900 kPa (0,5-50 kp/cm^{2}). En la capa de hilos cauchutados que es usada para la capa 11 de refuerzo del flanco, el módulo de elasticidad a la tracción en la dirección circunferencial está preferiblemente situado dentro de una gama de valores de 19.600 kPa - 49.000 kPa (200-500 kp/cm^{2}). Asimismo, la capa de hilos cauchutados tiene preferiblemente un ángulo de oblicuidad de los hilos de no menos de 0º con respecto a la dirección circunferencial de la cubierta. Como hilo son adecuados hilos de fibra orgánica, y en particular hilos de poliéster.
La cubierta 1 anteriormente mencionada es adecuada como cubierta para automóvil de turismo, y en particular como cubierta que se monta en una rueda de tracción de un automóvil de turismo de tracción delantera.
Los ejemplos siguientes se dan para ilustrar la invención y no pretenden constituir limitaciones de la misma.
Se prevén tres cubiertas radiales para automóvil de turismo que tienen unas dimensiones de la cubierta de
195/65R15, siendo una primera cubierta una cubierta del ejemplo que tiene la estructura que está ilustrada en la Fig. 1, siendo una segunda cubierta una cubierta comparativa que tiene la estructura que está ilustrada en la Fig. 2, y siendo una tercera cubierta una cubierta convencional que tiene la estructura que está ilustrada en la Fig. 3. En aras de la comodidad, los elementos que son los mismos como en la Fig. 1 están representados mediante los mismos símbolos en el conjunto formado por la cubierta con la llanta que está ilustrado en la Fig. 2 o en la Fig. 3.
Con respecto a estas cubiertas, el caucho 8 de relleno del talón tiene una dureza A según JIS de 97 grados. La altura 8h del caucho 8 de relleno del talón en cada una de las cubiertas está indicada en la Tabla 1 como la diferencia (8h - FH) con la altura FH de la pestaña de la llanta 10, y también están indicadas en la Tabla 1 las dimensiones de la capa 11 de refuerzo del flanco que está hecha tan sólo a base de la mezcla de caucho y otros varios ingredientes en la cubierta del ejemplo. Todas estas cubiertas tienen la misma estructura aparte de lo indicado en la Tabla 1.
Cada una de estas cubiertas es sometida a una prueba real de rodadura sobre una pista de pruebas usando un automóvil de turismo de tracción delantera. En esta prueba se evalúan la estabilidad direccional, el confort de marcha y el nivel de presión sonora resonante de la cavidad de la cubierta en dB(A).
La estabilidad direccional y el confort de marcha están representados por un índice sobre la base de que es de 100 el índice correspondiente al resultado de la evaluación de la cubierta convencional efectuada por un conductor de pruebas, respectivamente, y el nivel de presión sonora resonante de la cavidad de la cubierta está indicado mediante la presión sonora medida. Con respecto a estas propiedades se indican asimismo respectivamente las sensaciones percibidas por el conductor de pruebas.
Los resultados están también indicados en la Tabla 1.
TABLA 1
1
Como se ve por los resultados de la Tabla 1, la cubierta del ejemplo está mejorada con respecto a al menos uno de los aspectos que consisten en el confort de marcha, la estabilidad direccional y el nivel de presión sonora en comparación con la cubierta comparativa y con la cubierta convencional.
Como se ha mencionado anteriormente, según la invención pueden aportarse cubiertas neumáticas que tienen una excelente estabilidad direccional y un excelente confort de marcha y una propiedad de generar un bajo nivel de ruido a base de reducir en gran medida el nivel de ruido basado en el sonido resonante de la cavidad de la cubierta.

Claims (5)

1. Cubierta neumática (1) que comprende una parte (2) que constituye la banda de rodadura, un par de partes (3) que constituyen los flancos, un par de partes (4) que constituyen los talones, una carcasa (5) de una o varias telas cauchutadas que contiene hilos dispuestos radialmente en la misma y para reforzar estas partes se extiende entre las de un par de almas (7) de los talones que están embebidas en las respectivas partes (4) que constituyen los talones, un cinturón (6) que refuerza la parte que constituye la banda de rodadura y un caucho (8) de relleno del talón que se extiende con una disminución progresiva de su sección entre un cuerpo principal (5b) y una parte vuelta arriba (5t) de la carcasa hacia el exterior desde el alma (7) del talón en una dirección radial de la cubierta, teniendo dicho caucho (8) de relleno del talón en un conjunto constituido por la cubierta (1) y una llanta homologada (10) una altura (8h) no superior a una altura (FH) de una pestaña (10F) de la llanta, y teniendo la parte vuelta arriba (5t) de la carcasa una altura (5tH) que corresponde a no menos de 0,5 veces una altura (SHc) de la sección de la carcasa (5) desde una línea (RL) del tamaño de la llanta y extendiéndose dicha parte vuelta arriba de la carcasa hasta más allá de un punto (A) de anchura máxima de la carcasa y paralelamente al cuerpo principal (5b) de la carcasa hacia el exterior con respecto a un extremo en punta del caucho (8) de relleno del talón; estando dicha cubierta neumática caracterizada por el hecho de que las de un par de capas (11) de refuerzo de los flancos están dispuestas junto a un exterior de la parte vuelta arriba (5t) extendiéndose desde un punto cercano al extremo en punta del caucho (8) de relleno del talón hasta al menos un punto cercano a un extremo del cinturón (6) más allá de la altura (5tH)de la parte vuelta arriba (5t) de la carcasa.
2. Cubierta neumática como la reivindicada en la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que el caucho (8) de relleno del talón tiene una dureza A según JIS que está situada dentro de una gama de durezas de 50-150 y un borde interior del caucho de relleno del talón en la dirección radial de la cubierta tiene una anchura (W_{8}) que corresponde a 1,0-1,5 veces una anchura máxima (W_{7}) del alma (7) del talón en una dirección axial de rotación de la cubierta.
3. Cubierta neumática como la reivindicada en la reivindicación 1 ó 2, caracterizada por el hecho de que la capa (11) de refuerzo del flanco tiene un espesor de 0,3-5,0 mm y un módulo de elasticidad a la tracción de 49 kPa - 49.000 kPa (0,5-500 kp/cm^{2}) en la dirección circunferencial de la cubierta.
4. Cubierta neumática como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por el hecho de que la capa (11) de refuerzo del flanco está hecha de una mezcla de caucho y otros varios ingredientes que tiene un módulo de elasticidad a la tracción de 49 kPa - 4.900 kPa (0,5-50 kp/cm^{2}).
5. Cubierta neumática como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por el hecho de que la capa (11) de refuerzo del flanco está hecha a base de una capa de hilos cauchutados que tiene un módulo de elasticidad a la tracción de 19.600 kPa - 49.000 kPa (200-500 kp/cm^{2}), y la capa de hilos cauchutados contiene hilos de fibra orgánica que están dispuestos a un ángulo de oblicuidad de los hilos de no menos de 0º con respecto a una dirección circunferencial de la cubierta.
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