ES2248146T3

ES2248146T3 - Hilo de acero para reforzar un articulo de caucho, material compuesto de hilo de acero y caucho, cubierta radial, cubierta radial para motocicleta y cubierta.

Info

Publication number: ES2248146T3
Application number: ES00976335T
Authority: ES
Inventors: Sumito Nakagawa; Go Nagaya
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2020-11-17
Also published as: US20050241741A1; DE60022790D1; DE60022790T2; EP1284318A1; EP1284318B1; WO2001090478A1; US7562684B2; EP1284318A4

Abstract

Hilo de acero que es para reforzar un artículo de caucho y está caracterizado por el hecho de haber sido realizado a base de torcer los de una pluralidad de filamentos de acero que tienen una resistencia a la tracción de no menos de 2700 N/mm2, siendo el alargamiento total de rotura de un 3, 0-7, 0% y siendo la relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión de no menos de 0, 07 pero de no más de 0, 15.

Description

Hilo de acero para reforzar un artículo de caucho, material compuesto de hilo de acero y caucho, cubierta radial, cubierta radial para motocicleta y cubierta.

Ámbito técnico

Esta invención se refiere a un hilo de acero que es para reforzar un artículo de caucho que tiene una excelente durabilidad, a un cuerpo compuesto de hilo de acero y caucho que es capaz de aprovechar las ventajas de un hilo de este tipo, y a una cubierta en la que están en particular mejorados la durabilidad y el confort de marcha mediante la aplicación de un hilo de este tipo.

Antecedentes de la técnica

En una cubierta neumática como típico ejemplo del artículo de caucho, y en particular en una cubierta que es usada a una relativamente baja presión interna y está destinada a ser usada en un automóvil de turismo, en una camioneta o en un vehículo similar, se usan como elemento de refuerzo de una carcasa que forma el esqueleto de la cubierta hilos de fibra orgánica tales como hilo de poliéster, hilo de rayón, hilo de nilón e hilos similares. Puesto que particularmente en el caso de la cubierta para un automóvil de turismo se requiere un moderado confort de marcha, se adoptan hilos de fibra orgánica que tienen una baja (un bajo) carga unitaria (módulo de elasticidad) a la tracción a un alargamiento constante.

Puesto que la fibra orgánica tiene un módulo de elasticidad relativamente bajo y tal módulo de elasticidad se ve disminuido por el tratamiento a alta temperatura que tiene lugar en la vulcanización de la cubierta, hay la desventaja de que es necesario efectuar refrigeración mientras se aporta aire al interior de la cubierta para mantener una presión interna constante, o sea un constante inflamiento llamado inflamiento postcurado (PCI) justo después de haber sido concluido el paso de vulcanización para impedir el encogimiento del hilo.

Es asimismo necesario someter a la fibra orgánica a un tratamiento de adherencia para obtener una adherencia al caucho, por lo que se tiene el problema de que es mala la productividad de la cubierta.

Además, hay problemas en cuanto a la durabilidad de la adherencia entre la fibra orgánica y el caucho y a la resistencia de la propia fibra orgánica al calor al verse expuesta la fibra orgánica a una temperatura elevada. Por ejemplo, es de temer que se ocasione peladura en la adherencia entre el hilo y el caucho o fusión del hilo debido a la generación de calor que acompaña a la rodadura a alta velocidad.

A este respecto, los hilos de acero presentan una alta estabilidad térmica y son ventajosos en cuanto a la variación del módulo y la durabilidad de la adherencia, por lo que se intenta aplicar el hilo de acero en calidad de hilo de la tela de la carcasa en la cubierta de automóvil de turismo.

Puesto que el módulo del hilo de acero es demasiado alto, sin embargo, hay la desventaja de que no puede evitarse el empeoramiento del confort de marcha en un tipo de cubierta tal que la deformación de la parte que constituye el flanco es grande como en el caso de la cubierta de automóvil de turismo.

Asimismo, el hilo de acero presenta un módulo de compresión muy alto en comparación con el hilo de fibra orgánica. Por consiguiente, cuando el hilo de acero es aplicado como hilo de la tela de la carcasa en la cubierta de automóvil de turismo que es usada a una relativamente baja presión interna, el mismo no puede resistir la repetitiva solicitación de la deformación por compresión que está tipificada por la deformación por alabeo que es generada en el viraje con un gran ángulo de giro del volante, por ejemplo, y por consiguiente es ocasionada la rotura del hilo. Éste es un gran obstáculo para la aplicación del hilo de acero a la tela de la carcasa.

Por otro lado, una cubierta de motocicleta es esencialmente distinta de una cubierta de un vehículo de cuatro ruedas en cuanto a la característica de viraje, por lo que se ha retrasado el desarrollo de la cubierta radial para motocicleta. Esto quiere decir que el viraje de la cubierta de motocicleta es realizado inclinando la cubierta hacia el interior en el viraje para establecer un ángulo de inclinación lateral y producir un empuje de inclinación lateral según la magnitud del ángulo de inclinación lateral. Por el contrario, el viraje de la cubierta de un vehículo de cuatro ruedas se basa en una fuerza de viraje que es producida según la magnitud de un ángulo del plano de la rueda con la dirección del movimiento que se le da a la cubierta mediante el accionamiento de un mando y sin inclinar la cubierta. Por consiguiente, la forma del perfil de la banda de rodadura es considerablemente distinta cuando se comparan la cubierta de motocicleta y la cubierta de un vehículo de cuatro ruedas. En la cubierta de motocicleta, la banda de rodadura tiene la forma de un arco que discurre entre los de un par de flancos hasta los puntos que corresponden a la anchura máxima de la cubierta a lo ancho de la sección de la cubierta, y puede asegurar un área de contacto con el piso no inferior a un valor determinado incluso en una zona del extremo lateral de la banda de rodadura al aumentar el ángulo de inclinación lateral. En la cubierta de motocicleta que tiene una forma de la banda de rodadura de este tipo, incluso si se hace simplemente que la carcasa sea una carcasa radial no queda asegurada la rigidez de la parte que constituye el flanco, por lo que la aplicación de la estructura radial se ha atrasado en comparación con la cubierta de un vehículo de cuatro ruedas. En tales circunstancias, se desarrollan varias técnicas para establecer la estructura radial en la cubierta de motocicleta.

Por ejemplo, a fin de asegurar la rigidez de la parte lateral en la cubierta de motocicleta que tiene una estructura diagonal, se aplica una carcasa que consta de al menos dos telas que contienen cada una hilos que están dispuestos a un ángulo de oblicuidad de aproximadamente 30-40º con respecto a un plano ecuatorial de la cubierta, quedando los hilos entrecruzados entre sí entre las telas. En este caso, sin embargo, deviene más alta la rigidez a la flexión de la parte que constituye la banda de rodadura, lo cual va en contra de la estabilidad de marcha en línea recta.

A fin de resolver el problema anteriormente descrito, el documento JP-B-7-41764 describe que se le da a la cubierta de motocicleta que tiene una estructura radial una excelente estabilidad de marcha en línea recta haciendo el cinturón con hilos de acero dispuestos prácticamente en paralelo al plano ecuatorial de la cubierta. Además, la expresión "estabilidad de marcha en línea recta" está definida como una convergencia frente a las perturbaciones externas durante la rodadura.

Cuando los hilos de acero están dispuestos prácticamente en paralelo al plano ecuatorial de la cubierta, ello ocasiona a su vez el problema de que los hilos del cinturón no resisten las solicitaciones repetitivas de la deformación por compresión que está tipificada por la deformación por flexión que es generada en la parte que constituye la banda de rodadura durante la rodadura de la cubierta bajo carga, y finalmente es generada la rotura del hilo. Esto quiere decir que el hilo de acero convencional tiene un relativamente alto módulo de compresión, por lo que, aunque sea pequeño el esfuerzo de deformación por compresión que es aplicado al hilo, es generado el alabeo en una parte del hilo. Si sigue siendo aplicada al hilo la solicitación a compresión, la deformación por flexión progresa en tal parte sometida a alabeo, siendo finalmente ocasionada rotura por fatiga.

Por otro lado, el documento JP-A-4-232035 describe que en la cubierta radial para motocicleta que tiene un cinturón que contiene hilos de acero que están dispuestos prácticamente en paralelo al plano ecuatorial de la cubierta se usa como hilo del cinturón hilo de acero que tiene un alargamiento total de rotura de un 4-8%. Asimismo, la Patente Japonesa Nº 2935481 describe que el alargamiento del hilo del cinturón es definido bajo varias cargas en la cubierta radial para motocicleta que tiene un cinturón que contiene hilos de acero que están dispuestos prácticamente en paralelo al plano ecuatorial de la cubierta.

En estas publicaciones, el hilo del cinturón es seleccionado desde el punto de vista de la producción de la cubierta o según se prevea para mejorar la resistencia al desgaste de la parte que constituye la banda de rodadura. Puesto que los hilos seleccionados indican un alto alargamiento, se considera que los mismos actúan ventajosamente para reprimir la deformación por alabeo cuando es generada deformación por compresión en el hilo de acero como se ha mencionado anteriormente.

Sin embargo, estos hilos tienen una forma constructiva como la de un hilo de doble cabo, que es obtenida retorciendo adicionalmente los de una pluralidad de cabos que constan cada uno de filamentos torcidos a un paso corto o sometidos a conformación, por lo que el paso de producción del hilo deviene complicado y la productividad es mala en comparación con un hilo que tiene una forma constructiva como la de un hilo de un cabo y es producido por completo en un paso de torsión, por ejemplo, y por consiguiente sigue habiendo un problema en cuanto al coste.

Además, cuando se aplica el hilo de acero al cinturón aumenta la rigidez, con lo que mejora la estabilidad direccional pero las vibraciones con las que se ve solicitada la parte que constituye la banda de rodadura apenas son absorbidas, y por consiguiente ello tiende a empeorar la capacidad de absorción de las vibraciones.

Descripción de la invención

Es por consiguiente un objeto de la invención el de aportar hilos de acero que sean adecuados para mejorar el confort de marcha y la durabilidad cuando es aplicado un hilo de acero como hilo de la tela de la carcasa en una cubierta usada a una relativamente baja presión interna, así como un cuerpo compuesto de hilo de acero y caucho y una cubierta que sea capaz de aprovechar las ventajas de un hilo de acero de este tipo.

Asimismo, es otro objeto de la invención el de proponer una manera de mejorar la durabilidad mientras se establece simultáneamente una excelente estabilidad de marcha en línea recta y una excelente capacidad de absorción de las vibraciones en una cubierta radial de motocicleta que comprende un cinturón que consta de hilos de acero cuya forma constructiva es como la de un hilo de un cabo.

Cuando los hilos de acero se usan como hilo de la tela de la carcasa en una cubierta de automóvil de turismo, es necesario mejorar la resistencia a la fatiga por compresión en el hilo desarrollando al mismo tiempo la reducción del módulo para asegurar el confort de marcha. En este caso, puesto que la parte lateral de la cubierta de automóvil de turismo es relativamente delgada, hay que considerar que no puede hacerse que sea demasiado grande el diámetro del hilo. Los inventores han hecho varios estudios con respecto a la manera de satisfacer estas condiciones y han descubierto que es esencial mejorar básicamente la resistencia a la fatiga adaptada a un mecanismo de fatiga por compresión del hilo de acero además de la reducción del diámetro de los filamentos y del mejoramiento de la estructura de torsión como en la técnica convencional, y como resultado de ello ha sido llevada a cabo la invención.

Asimismo, cuando el hilo de acero es aplicado a un cinturón de una cubierta radial de motocicleta, es necesario mejorar la durabilidad o resistencia a la fatiga por compresión del hilo asegurando al mismo tiempo la estabilidad de marcha en línea recta y la capacidad de absorción de las vibraciones. Con esta finalidad, se ha descubierto que es esencial mejorar básicamente la resistencia a la fatiga adaptada al mecanismo de fatiga por compresión del hilo de acero además de la conformación del filamento y del mejoramiento de la estructura de torsión como en la técnica convencional, y como resultado de ello ha sido llevada a cabo la invención.

Concretamente, se indican en los siguientes puntos 1-16 el meollo y la forma constructiva de la invención.

1. Hilo de acero que es para reforzar un artículo de caucho y está caracterizado por el hecho de haber sido realizado a base de torcer los de una pluralidad de filamentos de acero que tienen una resistencia a la tracción de no menos de 2700 N/mm^{2}, siendo el alargamiento total de rotura de un 3,0-7,0% y siendo la relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión de no menos de 0,07 pero de no más de 0,15.

2. Hilo de acero para reforzar un artículo de caucho según el punto 1, teniendo el hilo una forma constructiva que es como la de un hilo de un cabo y ha sido formada a base de torcer de 2 a 7 filamentos de acero.

3. Hilo de acero para reforzar un artículo de caucho según el punto 2, en el que el número de filamentos que constituyen el hilo es N y el diámetro de un filamento es d (mm), y el área total de las secciones de los filamentos, representada por N\pid^{2}/4, es de no más de 0,35.

4. Hilo de acero para reforzar un artículo de caucho según el punto 1, en el que el diámetro del filamento de acero es de 0,l5-0,25 mm.

5. Cuerpo compuesto que consta de hilo de acero y caucho y ha sido formado a base de embeber un hilo de acero en caucho, caracterizado por el hecho de que el hilo de acero es formado a base de torcer los de una pluralidad de filamentos de acero que tienen una resistencia a la tracción de no menos de 2700 N/mm^{2}, siendo el alargamiento total de rotura de un 3,0-7,0% y siendo la relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión de no menos de 0,07 pero de no más de 0,15.

6. Cuerpo compuesto de hilo de acero y caucho según el punto 5, en el que el hilo tiene una forma constructiva que es como la de un hilo de un cabo y ha sido formada a base de torcer de 2 a 7 filamentos de acero.

7. Cuerpo compuesto de hilo de acero y caucho según el punto 6, en el que cuando el número de filamentos que constituyen el hilo es N y el diámetro de un filamento es d (mm), el área total de las secciones de los filamentos, representada por N\pid^{2}/4, es de no más de 0,35.

8. Cuerpo compuesto de hilo de acero y caucho según el punto 5, en el que el diámetro del filamento de acero es de 0,15-0,25 mm.

9. Cubierta radial que comprende una carcasa de una tela de hilo o de telas de hilo que se extiende(n) toroidalmente entre las de un par de partes que constituyen los talones, caracterizada por el hecho de que la carcasa usa un hilo que consta de una pluralidad de filamentos de acero que tienen una resistencia a la tracción de no menos de 2700 N/mm^{2}, y el alargamiento total de rotura del hilo es de un 3,0-7,0%.

10. Cubierta radial según el punto 9, en la que la relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión del mismo es de no menos de 0,07 pero de no más de 0,12.

11. Cubierta radial según el punto 9, en la que el hilo tiene forma constructiva que es como la de un hilo de un cabo y ha sido formada a base de torcer de 2 a 7 filamentos de acero.

12. Cubierta radial según el punto 11, en la que el número de filamentos que constituyen el hilo es N y el diámetro de un filamento es d (mm), y el área total de las secciones de los filamentos, representada por N\pid^{2}/4, es de no más de 0,35.

13. Cubierta radial según el punto 9, en la que el diámetro del filamento de acero es de 0,15-0,25 mm.

14. Cubierta radial según el punto 9, la cual comprende además un cinturón que consta de al menos dos capas del cinturón que están dispuestas en el exterior de la parte que constituye la corona de la carcasa en la dirección radial y al menos una capa de refuerzo del cinturón que está dispuesta en el exterior del cinturón en la dirección radial y ha sido formada a base de arrollar helicoidalmente un hilo en la dirección circunferencial de la cubierta.

15. Cubierta radial que es para una motocicleta y comprende una carcasa que se extiende toroidalmente entre las de un par de partes que constituyen los talones, una banda de rodadura que está dispuesta en el exterior de la parte que constituye la corona de la carcasa en la dirección radial y un cinturón que está dispuesto entre la carcasa y la banda de rodadura y consta de al menos una capa que contiene hilos cauchutados que están dispuestos prácticamente en paralelo a un plano ecuatorial de la cubierta; estando dicha cubierta radial caracterizada por el hecho de que el hilo tiene una forma constructiva que es como la de un hilo de un cabo y ha sido formada a base de torcer una pluralidad de filamentos de acero que tienen una resistencia a la tracción de no menos de 2700 N/mm^{2}, y el alargamiento total de rotura del hilo es de un 3,0-7,0%.

16. Cubierta radial de motocicleta según el punto 15, en la que el hilo consta de 2 a 7 filamentos de acero.

17. Cubierta radial de motocicleta según el punto 15, en la que la relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión del mismo es de no menos de 0,07 pero de no más de 0,12.

18. Cubierta radial de motocicleta según el punto 15, en la que el diámetro del filamento de acero es de 0,15-0,35 mm.

19. Cubierta radial de motocicleta según el punto 15, en la que el número de filamentos que constituyen el hilo es N y el diámetro de un filamento es d (mm), y el área total de las secciones de los filamentos, representada por N\pid^{2}/4, es de no más de 0,35.

20. Cubierta radial de motocicleta según el punto 15, en la que la cuenta de hilos en el cinturón es de 10-60 hilos/50 mm.

21. Cubierta radial de motocicleta según el punto 15, en la que la carcasa consta de al menos una tela que contiene hilos de fibra química que están dispuestos a un ángulo de oblicuidad de 70-90º con respecto a un plano ecuatorial de la cubierta.

22. Cubierta radial de motocicleta según el punto 15, en la que el grado de curvatura de la banda de rodadura es de 0,15-0,45.

23. Cubierta radial de motocicleta según el punto 15, en la que la mezcla de caucho y otros varios ingredientes que recubre el hilo de acero para el cinturón contiene 3-7 partes en peso de azufre y 0,2-1,5 partes en peso de cobalto sobre la base de 100 partes en peso de caucho.

24. Cubierta radial de motocicleta según el punto 15, en la que está dispuesta en una zona adyacente al exterior y/o al interior del cinturón en la dirección radial una capa de caucho auxiliar que contiene azufre y cobalto en cantidades en peso basadas en 100 partes en peso de caucho que corresponden a no menos de un 50% de las cantidades de azufre y cobalto que están contenidas en el caucho que recubre el hilo de acero para el cinturón, respectivamente.

25. Cubierta que comprende una carcasa que se extiende toroidalmente entre las de un par de partes que constituyen los talones, una banda de rodadura que está dispuesta en el exterior de la parte que constituye la corona de la carcasa en la dirección radial, y una capa de refuerzo que está dispuesta entre la carcasa y la banda de rodadura y consta de hilos cauchutados que están dispuestos a un ángulo de oblicuidad del hilo de no más de 10º con respecto a un plano ecuatorial de la cubierta; estando dicha cubierta caracterizada por el hecho de que el hilo tiene una forma constructiva que es como la de un hilo de un cabo y ha sido formada a base de torcer una pluralidad de filamentos de acero que tienen una
resistencia a la tracción de no menos de 2700 N/mm^{2}, y el alargamiento total de rotura del hilo es de un 3,0-7,0%.

26. Cubierta según el punto 25, en la que el hilo está dispuesto prácticamente en paralelo al plano ecuatorial de la cubierta.

En la Fig. 1 se muestra una cubierta neumática radial para un automóvil de turismo como ejemplo concreto del cuerpo compuesto de hilo de acero y caucho según la invención. Esta cubierta comprende una carcasa 2 que se extiende toroidalmente entre las de un par de partes 1 que constituyen los talones, un cinturón 3 que consta de al menos dos capas que están dispuestas en el exterior de la parte que constituye la corona de la carcasa 2 en la dirección radial de la cubierta, y una banda de rodadura 4 que está dispuesta en el exterior del cinturón 3 en la dirección radial de la cubierta. La carcasa 2 está caracterizada por el hecho de haber sido construida con hilos que tienen cada uno un alargamiento total de rotura de un 3,0-7,0% y han sido formados a base de torcer una pluralidad de filamentos de acero que tienen una resistencia a la tracción de no menos de 2700 N/mm^{2}.

A fin de evitar la flexión de los hilos y la rotura de los hilos debido a la deformación por compresión que es aplicada a la carcasa como problema cuando ha sido aplicado a la carcasa 2 el hilo de acero, es eficaz que el alargamiento total de rotura del hilo de acero sea primeramente regulado para que se mantenga dentro de una gama de valores de un 3,0-7,0%.

En los hilos de acero convencionales el módulo de compresión es relativamente alto, por lo que es generada deformación por alabeo en una parte del hilo incluso para una pequeña deformación por compresión de menos de un 1%, por ejemplo, y si sigue siendo aplicada solicitación a compresión la deformación por alabeo es promovida tan sólo en la parte alabeada, lo cual ocasiona la rotura por fatiga en la parte sometida a alabeo. Así, el alabeo es generado en el hilo de acero convencional durante la deformación por compresión y la deformación se concentra localmente, dando así lugar a la disminución de la resistencia a la fatiga. Por consiguiente, a fin de mejorar la resistencia a la fatiga resulta muy eficaz evitar que se produzca el alabeo durante la deformación por compresión. Con esta finalidad, se restringe el alargamiento total de rotura del hilo de acero para que sea de no menos de un 3,0%. Esto quiere decir que cuando el alargamiento total de rotura del hilo de acero es de no menos de un 3,0%, si la deformación por compresión es aplicada a los hilos de la carcasa es posible absorber la fuerza de compresión para evitar previamente que se produzca el alabeo, y por consiguiente se evitan la flexión de los hilos y la rotura de los hilos, lográndose así que se vea mejorada la resistencia a la fatiga.

En el hilo de acero según la invención se hace que sea más bajo el módulo, y en particular el módulo inicial, a base de restringir el alargamiento total de rotura para que sea de no menos de un 3,0% en comparación con el hilo de acero convencional, y por consiguiente se asegura el alargamiento al tener lugar un sometimiento a un bajo esfuerzo, de manera que es posible impartir una moderada flexibilidad a la carcasa de la cubierta. Por consiguiente, cuando se usa el hilo de acero en la carcasa se mejora el confort de marcha a base de aplicar a la carcasa el hilo de acero según la invención.

Por otro lado, cuando el alargamiento total de rotura del hilo de acero es de más de un 7,0%, la variación dimensional en la dirección longitudinal del hilo deviene grande en un elemento que constituye una tira de hilos cauchutados y forma la tela de la carcasa y también deviene grande el alabeo o curvatura que es generado(a) en el elemento que constituye una tira de hilos cauchutados, lo cual hace que empeore la trabajabilidad en la producción de la cubierta. Por consiguiente, la trabajabilidad en la producción de la cubierta puede ser garantizada haciendo que el alargamiento total de rotura del hilo de acero sea de no más de un 7,0%.

Asimismo, el hilo que tiene un alargamiento total de rotura de más de un 7,0% ocasiona un problema en su producción. Esto quiere decir que es habitual que la producción de este tipo de hilo sea efectuada a base de pasar cada filamento de acero por un aparato de conformación que tiene una pluralidad de espigas dispuestas en zigzag en el mismo antes de la torsión de la pluralidad de filamentos, torcer una pluralidad de filamentos conformados, y pasar luego el hilo así torcido por un dispositivo corrector (enderezador) para garantizar la calidad del hilo, y en particular la derechura del mismo, para así obtener un producto. A fin de producir el hilo que tiene el alargamiento total de rotura de más de un 7,0% en tales pasos, es necesario hacer que sea grande la distancia entre las mutuas espigas en el aparato de conformación. Asimismo, cuando deja de ser aplicada la tensión tras haber sido el hilo pasado por el subsiguiente paso de torsión, es ocasionado el fenómeno de regresión de la torsión, y por consiguiente la estabilidad deja que desear como cualidad del hilo resultante. Además, cuando el hilo es pasado por el dispositivo corrector (es decir que es restablecida hasta cierto punto la conformación), resulta difícil obtener el alargamiento deseado.

Es además importante que la resistencia a la tracción del filamento que constituye el hilo de acero sea de no menos de 2700 N/mm^{2}, porque para alcanzar la misma tenacidad y el mismo peso como en el caso de un elemento que constituye una tira de hilos cauchutados y consta de hilos de fibra orgánica es necesario que la resistencia a la tracción del filamento sea de al menos 2700 N/mm^{2}.

En la invención, a fin de hacer que el alargamiento total de rotura del hilo de acero sea tan alto como para que sea de no menos de un 3,0%, es ventajoso hacer que sea de no menos de 0,07 pero de no más de 0,12 la relación del diámetro exterior del hilo, o sea del diámetro exterior del hilo al estar el mismo embebido en un artículo de caucho tal como una cubierta, al paso de torsión. Esto quiere decir que al devenir grande la relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión, deviene grande el ángulo del filamento con la dirección de solicitación, y por consiguiente aumenta el alargamiento total de rotura. Especialmente cuando la relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión es de no menos de 0,07, deja de producirse la deformación por alabeo del hilo y mejora la resistencia a la fatiga. Por otro lado, al devenir demasiado grande la relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión, empeoran la calidad y la productividad del hilo y es asimismo pequeño el efecto de mejorar la susodicha resistencia a la fatiga por compresión, por lo que es deseable que sea de no más de 0,12 la relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión.

Además, cuando el hilo es aplicado al artículo de caucho, y particularmente cuando es aplicado bajo tensión el hilo que tiene una gran cantidad de conformación, hay la posibilidad de que el diámetro exterior del hilo en el caucho se reduzca en aproximadamente un 20%. En este caso basta con hacer que sea de no más de 0,15 la relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión estandarizando el diámetro exterior del hilo justo después de la producción del mismo.

La expresión "diámetro exterior del hilo" que aquí se utiliza significa un diámetro cuando el perfil exterior del hilo es un círculo, y la mitad del valor de la suma del eje mayor y del eje menor cuando el perfil exterior es una elipse.

Entonces, la forma constructiva del hilo no está particularmente limitada a no ser que se trate de impedir que se vea estorbada la acción de absorber el esfuerzo de deformación por compresión que es aplicado a la totalidad del hilo mediante la deformación uniforme de cada parte del hilo como se prevé en la invención, y dicha forma constructiva puede ser opcionalmente seleccionada de entre una forma constructiva como la de un hilo de un cabo, tal como la de 1 x N (N: 2-7) o una forma constructiva similar y una forma constructiva en capas tal como la de 1 + N (N: 2-8) o una forma constructiva similar. De entre ellas, es deseable la forma constructiva como la de un hilo de un cabo de 1 x N o una forma constructiva similar. Esto quiere decir que la forma constructiva que es como la de un hilo de un cabo puede evitar la concentración de esfuerzos porque todos los filamentos que constituyen el hilo de acero tienen la misma forma helicoidal y se deforman uniformemente cuando es aplicada al hilo deformación por compresión. Además, la forma constructiva como la de un hilo de un cabo puede hacerse mediante un paso de torsión, por lo cual es posible reducir en gran medida el coste que es necesario para la producción del hilo.

Es especialmente favorable que cuando el número de filamentos que constituyen el hilo es N y el diámetro del filamento es d (mm), sea de no más de 0,35 el área total de las secciones de los filamentos, representada por el producto N\pid^{2}/4 del número de filamentos N y del área de la sección del filamento \pid^{2}/4. El área total de las secciones de los filamentos N\pid^{2}/4 es una indicación que indica una magnitud de la rigidez a la flexión del hilo de acero que tiene una forma constructiva como la de un hilo de un cabo. Por consiguiente, cuando N\pid^{2}/4 es de más de 0,35, deviene más alta la rigidez a la flexión del hilo, y por consiguiente cuando el hilo es usado en un elemento que constituye una tira de hilos cauchutados y es aplicado a la carcasa, resulta difícil efectuar la operación de doblar el elemento que constituye una tira de hilos cauchutados al proceder a la formación de la cubierta, mientras que cuando el hilo es usado en la cubierta, hay la posibilidad de que quede deformación plástica en el hilo de la tela debido a la gran deformación de la parte lateral de la cubierta cuando la misma es usada a una baja presión interna durante la rodadura a marcha lenta debido a un pinchazo.

Es asimismo ventajoso que el diámetro del filamento sea de 0,15-0,25 mm, y preferiblemente de 0,15-0,18 mm. Esto quiere decir que cuando el diámetro del filamento es de menos de 0,15 mm deviene difícil el trefilado en la producción del filamento, mientras que cuando el diámetro del filamento es de más de 0,25 mm deviene grande el diámetro del hilo y es demasiado grande la rigidez a la flexión del hilo, y por consiguiente surgen desventajas tales como la de que se ve obstaculizada la conformación del elemento que constituye una tira de hilos cauchutados y cosas similares.

A propósito, pueden usarse como materia prima del filamento de acero los aceros generales que son aplicados a este tipo de filamento de acero. Concretamente, pueden usarse aceros que varían en gran medida desde el acero habitual que tiene una resistencia a la tracción de aproximadamente 3000 N/mm^{2} hasta el acero hiperresistente que tiene una resistencia a la tracción de aproximadamente 4200 N/mm^{2}.

En la estructura de cubierta que se muestra en la Fig. 1 está dispuesta al menos una capa 5 de refuerzo del cinturón que es formada a base de arrollar helicoidalmente un hilo de fibra química en una dirección circunferencial de la cubierta como se muestra en la Fig. 2 a todo lo ancho del cinturón 3 y/o en ambas partes extremas del cinturón, con lo cual es incrementada la rigidez en la dirección circunferencial de la cubierta y es reducida la solicitación a compresión que es aplicada al hilo de la tela de la carcasa al efectuar la cubierta un viraje. En particular cuando se usa una pluralidad de capas 5 de refuerzo del cinturón, como se muestra en la Fig. 2, es favorable incrementar el número de capas en ambas partes extremas del cinturón en lugar de en la otra zona del mismo.

Asimismo, el hilo de acero que es para reforzar el artículo de caucho según la invención puede ser aplicado incluso al cinturón 3 y a la capa 5 de refuerzo del cinturón análogamente al caso de la susodicha tela de la carcasa. Esto quiere decir que el hilo de acero según la invención resulta muy eficaz en su aplicación a partes que deban resistir la solicitación a compresión y requieran una alta rigidez basada en el hilo de acero. En particular, el hilo de acero según la invención es ventajosamente adaptable en la aplicación a la estructura que está fijada en ambos extremos y tipificada por la susodicha tela de la carcasa, en la aplicación a un cinturón sin fin formado a base de arrollar helicoidalmente el hilo paralelamente al plano ecuatorial de la cubierta o cosa similar más que en la aplicación a un cinturón oblicuo en el que se mitiga la solicitación mediante la modificación del ángulo de orientación del hilo p. ej. disponiendo los hilos oblicuamente con respecto al plano ecuatorial de la cubierta.

Se describe concretamente a continuación el caso en el que el hilo de acero según la invención es aplicado a una cubierta radial de motocicleta.

En la Fig. 3 está ilustrada una cubierta neumática radial que es para una motocicleta y está realizada según la invención.

Esta cubierta comprende una carcasa 2 que se extiende toroidalmente entre las de un par de almas 1 de los talones, un cinturón que está dispuesto en el exterior de la parte que constituye la corona de la carcasa 2 en una dirección radial de la cubierta, constando dicho cinturón de al menos una capa que contiene hilos que están dispuestos a lo largo de un plano ecuatorial O de la cubierta, y una banda de rodadura 4 que está dispuesta en el exterior del cinturón 3 en la dirección radial de la cubierta. Dicha cubierta está caracterizada por el hecho de que en la misma está aplicado al cinturón 3 un hilo que tiene un alargamiento total de rotura de un 3,0-7,0% y una forma constructiva que es como la de un hilo de un cabo y ha sido formada a base de torcer una pluralidad de filamentos de acero que tienen una resistencia a la tracción de no menos de 2700 N/mm^{2}.

En este caso, a fin de evitar la flexión del hilo y además la rotura del hilo debida a la deformación por compresión que es aplicada al cinturón como problema cuando el hilo de acero está aplicado al cinturón 3 de la cubierta de motocicleta, es eficaz regular el alargamiento total de rotura del hilo de acero para que quede situado dentro de una gama de valores de un 3,0-7,0%.

Esto quiere decir que, como se ha mencionado anteriormente, en el hilo de acero convencional y puesto que el módulo de compresión es relativamente alto, la deformación por alabeo es generada en una parte del hilo incluso para una pequeña deformación por compresión de menos de un 1%, por ejemplo, y si sigue siendo aplicada la solicitación a compresión, la deformación por flexión es fomentada en tal parte sometida a alabeo, siendo así ocasionada la rotura por fatiga en la parte sometida a alabeo. Así, el alabeo es generado en el hilo de acero convencional al tener lugar la deformación por compresión, con lo que la deformación se concentra localmente para dar así lugar a la disminución de la resistencia a la fatiga. Por consiguiente, a fin de mejorar la resistencia a la fatiga resulta muy eficaz evitar que se produzca el alabeo en la deformación por compresión. Con esta finalidad se restringe el alargamiento total de rotura del hilo de acero para que sea de no menos de un 3,0%. Esto quiere decir que cuando el alargamiento total de rotura del hilo de acero es de no menos de un 3,0%, es posible absorber la fuerza de compresión cuando la deformación por compresión es aplicada al cinturón y evitar previamente que se produzca el alabeo, y por consiguiente se evitan la flexión del hilo y la rotura del hilo para así lograr el mejoramiento de la resistencia a la fatiga.

Asimismo, en el hilo de acero según la invención se hace que el módulo, y en particular el módulo inicial, sea más bajo que el del hilo de acero convencional haciendo que el alargamiento total de rotura del hilo de acero sea de no menos de un 3,0%, con lo cual queda asegurado el alargamiento frente a un pequeño esfuerzo, y siendo así posible dar una adecuada flexibilidad al cinturón de la cubierta. Por consiguiente, la capacidad de absorción de las vibraciones es mejorada aplicando al cinturón el hilo de acero según la invención.

Por otro lado, cuando el alargamiento total de rotura del hilo de acero es de más de un 7,0%, la variación dimensional en la dirección longitudinal del hilo es demasiado grande en la producción del hilo, y por consiguiente es difícil producir de manera estable la cubierta, y son ocasionados problemas en la producción de la cubierta, como se ha mencionado anteriormente.

Además, es importante que la resistencia a la tracción del filamento que constituye el hilo de acero sea de no menos de 2700 N/mm^{2} porque cuando la resistencia a la tracción del filamento es de no menos de 2700 N/mm^{2} para dar la resistencia a la rotura que se requiere en la cubierta, la resistencia total indispensable que se requiere en la cubierta es obtenida sin agrandar excesivamente el diámetro del filamento.

Como se ha mencionado anteriormente, a fin de hacer que el alargamiento total de rotura del hilo de acero, y particularmente del hilo que tiene una forma constructiva como la de un hilo de un cabo, sea tan alto como para que sea de no menos de un 3,0%, es ventajoso hacer que sea de no menos de 0,07 pero de no más de 0,12 la relación del diámetro exterior del hilo, o sea del diámetro exterior del hilo al estar el mismo embebido en un artículo de caucho tal como una cubierta, al paso de torsión.

A propósito, cuando el perfil exterior del hilo es un círculo, basta con medir el diámetro del círculo como diámetro exterior del hilo, pero cuando el perfil exterior es una elipse se miden los valores del eje mayor y del eje menor en cuatro sitios en la circunferencia de la cubierta y en tres puntos de cada sitio (parte central, parte extrema del lado serial y parte extrema del lado antiserial) y se considera como diámetro exterior la media de los valores medidos.

Entonces, se recomienda como forma constructiva del hilo la forma constructiva que es como la de un hilo de un cabo de 1 x N (N: 2-7) a fin y efecto de que sean como se ha mencionado anteriormente la acción de absorber el esfuerzo de deformación por compresión que es aplicado a la totalidad del hilo mediante la deformación uniforme de cada parte del hilo como se prevé en la invención y el coste de producción del hilo.

En el caso en el que el hilo es aplicado en particular al cinturón de la cubierta de motocicleta, cuando el número de filamentos que constituyen el hilo es N y el diámetro del filamento es d (mm), es favorable que el área total de las secciones de los filamentos, representada por el producto N\pid^{2}/4 del número de filamentos N y del área de la sección del filamento \pid^{2}/4, sea de no más de 0,50. Tal área total N\pid^{2}/4 de las secciones de los filamentos es una indicación que indica la magnitud de la rigidez a la flexión del hilo de acero que tiene una forma constructiva como la de un hilo de un cabo. Por consiguiente, cuando N\pid^{2}/4 es de más de 0,50, la rigidez a la flexión del hilo deviene alta y por consiguiente la rigidez a la flexión fuera del frente de la parte que constituye la banda de rodadura es demasiado alta, por lo cual disminuye considerablemente la capacidad de contacto con el piso, y también disminuye la capacidad de absorción de las vibraciones.

Además, es ventajoso que el diámetro del filamento sea de 0,15-0,35 mm, y preferiblemente de 0,18-0,25 mm, cuando el hilo es aplicado al cinturón de la cubierta de motocicleta. Esto quiere decir que cuando el diámetro del filamento es de menos de 0,15 mm resulta difícil el trefilado en la producción del filamento, mientras que cuando el diámetro del filamento es de más de 0,35 mm el diámetro del hilo deviene grande y la rigidez a la flexión del hilo es demasiado grande, por lo que disminuye la capacidad de contacto con el piso pero también deviene grande el esfuerzo de deformación por flexión que es aplicado a la superficie del filamento en la deformación por flexión, lo cual es desfavorable con vistas a la durabilidad.

A propósito, pueden usarse como materia prima del filamento de acero los aceros generales que son aplicados a este tipo de filamento de acero. Concretamente, pueden usarse aceros que dentro de amplios márgenes van desde el acero habitual que tiene una resistencia a la tracción de aproximadamente 3000 N/mm^{2} hasta el acero hiperresistente que tiene una resistencia a la tracción de aproximadamente 4200 N/mm^{2}, como se ha mencionado anteriormente.

Es preferible que el susodicho hilo de acero sea aplicado al cinturón a razón de una cuenta de hilos de 10-60 hilos/50 mm. Cuando la cuenta de hilos es de menos de 10 hilos/50 mm, la rigidez es demasiado baja y se ve perjudicada la estabilidad direccional, mientras que cuando dicha cuenta de hilos es de más de 60 hilos/50 mm la rigidez es demasiado alta y disminuye la capacidad de contacto con el piso.

El cinturón puede ser un elemento formado a base de recubrir con caucho muchos hilos dispuestos paralelamente al plano ecuatorial de la cubierta o un elemento formado a base de arrollar helicoidalmente una cinta hecha de uno o varios hilos recubiertos con caucho paralelamente al plano ecuatorial de la cubierta. Es más eficaz aplicar la invención al caso mencionado en último lugar. En el caso mencionado en último lugar, el número de hilos dispuestos en una sección practicada a lo ancho de la cubierta corresponde a la cuenta de hilos anteriormente mencionada.

Como caucho de recubrimiento para el hilo de acero del cinturón puede usarse una mezcla de caucho y otros varios ingredientes que contenga 3-7 partes en peso de azufre y 0,2-1,5 partes en peso de cobalto sobre la base de 100 partes en peso del componente de caucho para mejorar la propiedad de adherencia entre el caucho y el hilo.

Además, es ventajoso que en una zona adyacente al cinturón hacia el exterior y/o hacia el interior en la dirección radial sea dispuesta una capa de caucho auxiliar que contenga unas cantidades de azufre y cobalto que sobre la base de 100 partes en peso de caucho correspondan a no menos de un 50%, y preferiblemente a no menos de un 80%, de cada cantidad de azufre y cobalto incluida en el caucho de recubrimiento del hilo de acero del cinturón. Esto quiere decir que desde el punto de vista de la propiedad de adherencia entre el hilo y el caucho en el cinturón es favorable disponer la capa de caucho auxiliar en la zona adyacente al caucho de recubrimiento del cinturón hacia el exterior y/o hacia el interior en la dirección radial a fin de impedir la migración del azufre y del cobalto que están incluidos en el caucho de recubrimiento del cinturón hacia el entorno del cinturón. Además, esto es importante incluso en el sentido de que cuando el cinturón es formado a base de arrollar una cinta hecha de hilo(s) recubierto(s) con caucho paralelamente al plano ecuatorial de la cubierta, incluso si se desprende una parte del caucho de recubrimiento del hilo, el hecho de estar la capa de caucho auxiliar dispuesta fuera del caucho de recubrimiento puede impedir que disminuya en gran medida la adherencia al hilo.

Por otro lado, la carcasa de la cubierta de motocicleta según la invención consta de al menos una tela de la carcasa que contiene hilos de fibra química tales como hilo de nilón, hilo de poliéster, hilo de rayón, hilo de poliamida aromática o hilos similares dispuestos a un ángulo de oblicuidad de los hilos de 70-90º con respecto al plano ecuatorial de la cubierta. Además, la realización de la Fig. 3 muestra una carcasa 2 que consta de dos telas 2a y 2b, estando el extremo vuelto arriba de la tela 2b de la carcasa que está pasada por en torno al alma 1 del talón dispuesto hacia el exterior con respecto al extremo vuelto arriba de la tela 2a de la carcasa en la dirección radial de la cubierta.

Así mismo, es ventajoso que la banda de rodadura 4 tenga un grado de curvatura de 0,15-0,45. La expresión "grado de curvatura de la banda de rodadura" que aquí se utiliza define la relación de la diferencia entre el radio de un extremo de la banda de rodadura y el radio del centro de la anchura de la banda de rodadura a la anchura de la banda de rodadura, o sea la relación B/A según lo ilustrado en la Fig. 3. Cuando el grado curvatura es de menos de 0,15, aparece prematuramente el extremo de la banda de rodadura y se pierde fuerza de agarre, mientras que cuando dicho grado de curvatura es de más de 0,45, el vencimiento de la cubierta sobrepasa el nivel necesario, y resulta difícil aprovechar eficazmente el agarre.

Además, es posible contribuir al mejoramiento de la estabilidad direccional (sensación de rigidez) disponiendo en el interior y/o en el exterior del cinturón 3 en la dirección radial y a todo lo ancho del cinturón 3 y/o en ambas partes extremas del mismo para incrementar la rigidez en la dirección circunferencial de la cubierta al menos una capa de refuerzo del cinturón que contiene en la misma hilos de fibra química tales como hilos de nilón, hilos de poliamida aromática o hilos similares recubiertos con caucho y dispuestos preferiblemente a un ángulo de oblicuidad de los hilos de no menos de 20º con respecto al plano ecuatorial.

Además, resulta muy eficaz la aplicación del hilo de acero según la invención a una parte que está sometida a solicitación a compresión y requiere una alta rigidez proporcionada por el hilo de acero. Particularmente, resulta muy eficaz no tan sólo la aplicación de dicho hilo de acero según la invención al cinturón de la susodicha cubierta de motocicleta en la cual los hilos están dispuestos prácticamente en paralelo al plano ecuatorial de la cubierta en lugar de la aplicación al cinturón oblicuo en el cual la solicitación es mitigada mediante la variación del ángulo de orientación de los hilos o bien, por ejemplo, a base de inclinar bastante los hilos con respecto al plano ecuatorial de la cubierta, sino también la aplicación a la capa de refuerzo del talón en varias cubiertas en las cuales los hilos están dispuestos a un ángulo de oblicuidad de los hilos de no más de 10º con respecto al plano ecuatorial, y en particular prácticamente en paralelo al mismo.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es una vista esquemática que ilustra una realización de la estructura de la cubierta de automóvil de turismo según la invención;

La Fig. 2 es una vista esquemática que ilustra otra realización de la estructura de la cubierta de automóvil de turismo según la invención;

La Fig. 3 es una vista esquemática que ilustra una realización de la estructura de la cubierta de motocicleta según la invención;

La Fig. 4 es un gráfico que ilustra una relación entre la carga de tracción y el alargamiento en un hilo;

La Fig. 5 es un gráfico que ilustra una relación entre la carga de compresión y la deformación en un hilo;

La Fig. 6 es un gráfico que ilustra una relación entre la relación del diámetro exterior del hilo/paso de torsión y la deformación por compresión;

La Fig. 7 es un gráfico que ilustra una resistencia a la fatiga de un hilo;

La Fig. 8 es un gráfico que ilustra la durabilidad de un hilo de la tela de la carcasa en una cubierta; y

La Fig. 9 es una vista esquemática que ilustra una medición de la propiedad relativa a la fatiga residual de un hilo.

El mejor modo de realizar la invención Ejemplo 1

Con respecto a los varios hilos de acero preparados según la especificación que se indica en la Tabla 1 se hacen un ensayo de tracción y un ensayo de compresión y se examina la resistencia a la fatiga. Además se miden el diámetro y el paso del hilo de acero sacando de una bobina un hilo acero justo después de la producción y sin aplicar esfuerzo adicional alguno al hilo, sacando un filamento del hilo sin aplicar fuerza adicional alguna al hilo, estirando el filamento de forma tal que se mantenga la conformación helicoidal sin aplicar tensión al filamento, y observando respectivamente a través de una lupa la amplitud de la forma helicoidal conservada en el filamento como diámetro exterior del hilo y el paso de la forma helicoidal como paso de torsión.

En el ensayo de tracción, justo después de la producción el hilo de acero es sacado de la bobina sin aplicar esfuerzo adicional alguno al hilo, y es sometido a una carga inicial de 50 g con una distancia entre mordazas de 250 mm según la norma JIS G3510 (1992) (JIS = Normas Industriales Japonesas), y el hilo es sometido a tracción a una velocidad de tracción de 25 mm/min. hasta que se produce la rotura del hilo, y durante este proceso se miden la carga máxima requerida para la rotura del hilo y el alargamiento para determinar la carga de rotura y el alargamiento total de
rotura.

En el ensayo de compresión, los hilos que deben ser sometidos a ensayo están embebidos en una muestra cilíndrica de caucho de forma tal que una dirección axial del hilo se solapa con un eje geométrico de la muestra cilíndrica, y se aplica compresión en la dirección axial del hilo para medir la deformación por compresión y la carga de compre-
sión.

La resistencia a la fatiga por compresión en el hilo es evaluada a base de embeber los hilos que deben ser sometidos a ensayo en una muestra cilíndrica de caucho de forma tal que una dirección axial del hilo se solapa con un eje geométrico de la muestra cilíndrica, y a base de aplicar repetidamente un esfuerzo de deformación por compresión constante en la dirección axial del hilo para medir el número de aplicaciones hasta que se produce la rotura del
hilo.

Los susodichos resultados medidos están indicados en la Tabla 1 y en las FigS. 4 a 7. En la Tabla 1, el hilo A es un hilo de tereftalato de polietileno (PET) que se usa en calidad de ejemplo comparativo, y los hilos B y C son hilos de acero convencionales que tienen una pequeña cantidad de conformación de los filamentos y un pequeño alargamiento total de rotura. Por otro lado, los hilos D a F son hilos según la invención en los cuales se acrecienta el alargamiento total de rotura haciendo que sea grande el diámetro exterior del hilo o haciendo que sea corto el paso de torsión para así hacer que sea grande la relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión.

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(Tabla pasa a página siguiente)

1

2

En la Fig. 4 se ilustra una relación entre la carga de tracción y el alargamiento en los hilos que se indican en la Tabla 1. Como se ve por esta figura, el hilo de PET como hilo A tiene un alargamiento muy grande y un bajo módulo. Asimismo, los hilos B y C tienen un módulo inicial muy alto y un pequeño alargamiento hasta la rotura del hilo porque el diámetro exterior del hilo es pequeño y los filamentos del hilo están considerablemente en contacto entre sí. Por otro lado, cada uno de los hilos D, E y F según la invención presenta una distancia relativamente grande entre los filamentos, por lo que es bajo el módulo inicial hasta que se establece el contacto entre los filamentos debido al apriete de la torsión, y el módulo después de haber sido establecido el contacto entre los filamentos se ve incrementado hasta alcanzar prácticamente el mismo nivel como los de los hilos B y C, y el alargamiento total de rotura es mayor que el del hilo de acero convencional.

Análogamente se ilustra en la Fig. 5 la relación existente entre la carga de compresión y la deformación de los hilos. Como se ve por esta figura, el hilo de PET como hilo A tiene un bajo módulo de compresión, y no se genera el alabeo del hilo. Asimismo, los hilos B y C tienen una pequeña relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión y un relativamente alto módulo de compresión al tener lugar una compresión inicial, y por consiguiente la deformación por alabeo es generada en el hilo al experimentar el mismo una pequeña deformación por compresión de menos de aproximadamente un 1%. La deformación al tener lugar la deformación por alabeo del hilo recibe el nombre de punto de alabeo, que aparece como punto de inflexión en el gráfico de deformaciones y cargas de compresión, y el módulo de compresión disminuye después de la deformación por alabeo. Al continuar la compresión incluso después de haberse producido el punto de alabeo, es ocasionada una gran deformación solamente en la parte que es deformada por alabeo. Por el contrario, los hilos D a F, y en particular los hilos que tienen una gran relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión como el hilo F, tienen un bajo módulo de compresión inicial, y la deformación por alabeo no es generada incluso más allá del punto de alabeo de los hilos convencionales B y C.

En la Fig. 6 se ilustra la relación que existe entre la relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión en el hilo de acero y la resistencia al alabeo. Como se ve por esta figura, el alabeo es generado al darse una relativamente baja deformación por compresión en los hilos B y C que tienen una pequeña relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión, mientras que la deformación por alabeo no es ocasionada en los hilos D a F según la invención, que tienen una gran relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión, y por consiguiente se ve mejorada en gran medida la resistencia al alabeo. Además, en la Fig. 6 están ilustrados los resultados medidos hasta una deformación por compresión de un 5% como máximo, y en los hilos que se ilustran en un punto que sobrepasa el 5% en esta figura no se genera el alabeo aunque sea aplicada la deformación por compresión de un
5%.

Además, según se ilustra en la Fig. 7 la propiedad de fatiga por compresión de cada hilo de acero, en los hilos convenciones B y C que tienen una pequeña relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión la deformación por alabeo es generada al darse una baja deformación por compresión, de manera que es corta la duración en condiciones de fatiga por compresión, mientras que en los hilos D a F según la invención, que tienen una gran relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión, no es generada la deformación por alabeo, de manera que llega a ser relativamente larga la duración en condiciones de fatiga por compresión.

Entonces, cada uno de los hilos B, C y F de la Tabla 1 es aplicado a una carcasa 2 de una cubierta radial que es para un automóvil de turismo y tiene una estructura como la que está ilustrada en la Fig. 2, para preparar una cubierta que tiene unas dimensiones de la cubierta de 195/65R14. Además, la cuenta de hilos en el caso del hilo de acero en la carcasa es de 50 hilos/50 mm en el caso del hilo B, de 40 hilos/50 mm en el caso del hilo C, y 27,6 hilos/50 mm en el caso del hilo F, respectivamente.

La cubierta así obtenida es inflada a una presión interna de 0,2 N/mm^{2}, es montada en una llanta de 6JJx14, es montada en un automóvil de turismo, y se la hace rodar en condiciones reales de marcha sobre una pista con forma de 8 y a una velocidad de 25 km/h para recorrer una distancia de 25 km. A continuación se retira de la cubierta la tela de la carcasa y se mide el número de hilos rotos para así determinar el porcentaje de rotura dentro de la suma de los hilos de la tela de la carcasa. Los resultados medidos están ilustrados en la Fig. 8, por la cual puede verse claramente que el porcentaje de rotura de hilos en las cubiertas que usan los hilos convencionales B y C es muy alto, siendo de aproximadamente un 100%, mientras que el porcentaje de rotura de hilos en la cubierta que usa el hilo F según la invención se ha visto reducido en gran medida.

Ejemplo 2

Varios hilos preparados según la especificación que se indica en la Tabla 2 son aplicados a un cinturón 3 de una cubierta radial que es para una motocicleta y tiene una estructura como la que está ilustrada en la Fig. 3, para así preparar una cubierta de rueda delantera que tiene unas dimensiones de la cubierta de 120/70ZR17 y una cubierta de rueda trasera que tiene unas dimensiones de la cubierta de 190/50ZR17, respectivamente. Además, la carcasa consta de una tela que contiene hilos de nilón (1260 d/2) que están dispuestos a un ángulo de oblicuidad de los hilos de 90º con respecto a un plano ecuatorial de la cubierta.

Las dos cubiertas así obtenidas son montadas en llantas de MT3,50 y MT6,00 y son infladas a unas presiones internas de 250 kPa y de 290 kPa, respectivamente, y son luego montadas en una motocicleta, y se hace entonces que dichas cubiertas rueden en condiciones reales de marcha para así evaluar la estabilidad de marcha en línea recta y la capacidad de absorción de las vibraciones por medio de la sensación que es percibida por un conductor profesional. La evaluación es efectuada mediante puntuaciones de evaluación que van del 1 al 10, y cuanto mayor es la puntuación de evaluación, tanto mejor es la propiedad.

Asimismo, la susodicha cubierta de ensayo es montada en la motocicleta en las mismas condiciones que han sido mencionadas anteriormente, y se hace que dicha cubierta ruede en condiciones reales de marcha recorriendo una distancia de 30.000 km. A continuación de ello, se retira de la cubierta el cinturón y se muestrea a partir del mismo el hilo recubierto con caucho para medir la fatiga residual. Esto quiere decir que, como se muestra en la Fig. 9, el hilo 10 recubierto con caucho es extendido por sobre tres poleas 11 que tienen cada una un diámetro de 40 mm y es pasado por sobre una pequeña polea 12 para fijar a la punta del hilo un peso 13 que corresponde a una décima parte de la carga de rotura de un hilo nuevo. En un estado en el que se aplica carga de tracción al hilo, el hilo 10 es sometido repetidamente a deformación por flexión a base de desplazar el hilo a lo largo de un recorrido de 20 cm hacia adelante y hacia atrás para así medir el número de repeticiones hasta que se produce la rotura del hilo por fatiga. Tal medición es efectuada con respecto a diez hilos 10 para así determinar un número de repeticiones de promedio. Los resultados están representados mediante un índice sobre la base de que es de 100 el índice que corresponde al número de repeticiones de promedio de la cubierta del Ejemplo Comparativo 2, y cuanto mayor es el índice, tanto mejor es la resistencia a la fatiga del hilo.

Los susodichos resultados están también indicados en la Tabla 2.

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TABLA 2

	Cubierta	Cubierta	Cubierta 1 de la	Cubierta 2 de la
	comparativa 1	comparativa 2	invención	invención
Material del hilo	Fibra de poliamida	Acero	Acero	Acero
	aromático
Forma constructiva*1	1500 d/2	1x5x0318	1x5x0.18	1x5x0.21
Paso de torsión (mm)	32/32*2	8.0	8.0	9.0
Diámetro del hilo (mm)	-	0.50	0.72	0.98
Diámetro del hilo/paso	-	0.063	0.090	0.109
Área total de las secciones	-	0.127	0.127	0.173
de los filamentos*3 (mm^{2})
Resistencia a la tracción	-	3580	3580	3520
filamento (N/mm^{2})
Alargamiento total de	8.0	2.4	4.0	3.5
rotura (%)
Ángulo de oblicuidad del	0º	0º	0º	0º
hilo (con respecto al
plano ecuatorial)
Estabilidad de marcha	5	7	7	8
en línea recta
Capacidad de absorción	5	6	8	8
de las vibraciones
Fatiga residual del hilo	-	100	250	210
*1) Forma constructiva: forma constructiva de la torsión x diámetro de filamento (mm)
*2) Índice de torsión
*3) Área total de las secciones de los filamentos que constituyen el hilo.

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Como se ve por la Tabla 2, en las cubiertas de motocicleta que están realizadas según la invención se logra el mejoramiento de la estabilidad de marcha en línea recta y de la capacidad de absorción de las vibraciones además del mejoramiento de la durabilidad. Ha quedado asimismo confirmado por la evaluación de la sensación percibida que la sensación de rigidez y la capacidad de contacto con el piso quedan establecidas a alto nivel y que también la propiedad de retorno es buena en la cubierta de la rueda delantera, mientras que el apuntalamiento y la estabilidad en el vencimiento son excelentes en la cubierta de la rueda trasera.

Aplicabilidad industrial

Según la invención, pueden preverse hilos que tengan una excelente resistencia a la fatiga por compresión a base de reducir el alto módulo de compresión del hilo de acero, y por lo tanto puede lograrse ventajosamente el mejoramiento de la durabilidad en las cubiertas que son usadas a una relativamente baja presión interna como son las que tipifican a una cubierta de automóvil de turismo, y en particular el mejoramiento de la durabilidad a la deformación por compresión en una tela de la carcasa, a base de aplicar tales hilos a una tela de la carcasa o cosa similar en la cubierta, sin sacrificar el confort de marcha.

Además, aplicando el hilo de acero según la invención a un cinturón de una cubierta radial para una motocicleta puede lograrse ventajosamente el mejoramiento de la durabilidad, o sea de la durabilidad a la deformación por compresión del cinturón, sin sacrificar la estabilidad de marcha en línea recta ni la capacidad de absorción de las vibraciones. Especialmente cuando los hilos del cinturón están dispuestos paralelamente al plano ecuatorial de la cubierta, si se aplica compresión axial y por consiguiente solicitación a flexión a los hilos del cinturón al actuar la cubierta en condiciones de tracción y de frenado y al pasar la cubierta por sobre salientes, es imposible mitigar tal solicitación mediante la variación del ángulo de orientación del hilo del cinturón, y por consiguiente los hilos del cinturón quedan sometidos a condiciones más severas. Sin embargo, el hilo del cinturón según la invención logra por sí mismo mitigar la solicitación, por lo cual se logra con seguridad el mejoramiento de la durabilidad.

Claims

1. Hilo de acero que es para reforzar un artículo de caucho y está caracterizado por el hecho de haber sido realizado a base de torcer los de una pluralidad de filamentos de acero que tienen una resistencia a la tracción de no menos de 2700 N/mm^{2}, siendo el alargamiento total de rotura de un 3,0-7,0% y siendo la relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión de no menos de 0,07 pero de no más de 0,15.

2. Hilo de acero para reforzar un artículo de caucho según la reivindicación 1, teniendo el hilo una forma constructiva que es como la de un hilo de un cabo y ha sido formada a base de torcer de 2 a 7 filamentos de acero.

3. Hilo de acero para reforzar un artículo de caucho según la reivindicación 2, en el que el número de filamentos que constituyen el hilo es N y el diámetro de un filamento es d (mm), y el área total de las secciones de los filamentos, representada por N\pid^{2}/4, es de no más de 0,35.

4. Hilo de acero para reforzar un artículo de caucho según la reivindicación 1, en el que el diámetro del filamento de acero es de 0,15-0,25 mm.

5. Cuerpo compuesto que consta de hilo de acero y caucho y ha sido formado a base de embeber un hilo de acero en caucho, caracterizado por el hecho de que el hilo de acero es formado a base de torcer los de una pluralidad de filamentos de acero que tienen una resistencia a la tracción de no menos de 2700 N/mm^{2}, siendo el alargamiento total de rotura de un 3,0-7,0% y siendo la relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión de no menos de 0,07 pero de no más de 0,15.

6. Cuerpo compuesto de hilo de acero y caucho según la reivindicación 5, en el que el hilo tiene una forma constructiva que es como la de un hilo de un cabo y ha sido formada a base de torcer de 2 a 7 filamentos de acero.

7. Cuerpo compuesto de hilo de acero y caucho según la reivindicación 6, en el que cuando el número de filamentos que constituyen el hilo es N y el diámetro de un filamento es d(mm), el área total de las secciones de los filamentos, representada por N\pid^{2}/4, es de no más de 0,35.

8. Cuerpo compuesto de hilo de acero y caucho según la reivindicación 5, en el que el diámetro del filamento de acero es de 0,15-0,25 mm.

9. Cubierta radial que comprende una carcasa de una tela de hilo o de telas de hilo que se extiende(n) toroidalmente entre las de un par de partes que constituyen los talones, caracterizada por el hecho de que la carcasa usa un hilo que consta de una pluralidad de filamentos de acero que tienen una resistencia a la tracción de no menos de 2700 N/mm^{2}, y el alargamiento total de rotura del hilo es de un 3,0-7,0%.

10. Cubierta radial según la reivindicación 9, en la que la relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión del mismo es de no menos de 0,07 pero de no más de 0,12.

11. Cubierta radial según la reivindicación 9, en la que el hilo tiene forma constructiva que es como la de un hilo de un cabo y ha sido formada a base de torcer de 2 a 7 filamentos de acero.

12. Cubierta radial según la reivindicación 11, en la que el número de filamentos que constituyen el hilo es N y el diámetro de un filamento es d(mm), y el área total de las secciones de los filamentos, representada por N\pid^{2}/4, es de no más de 0,35.

13. Cubierta radial según la reivindicación 9, en la que el diámetro del filamento de acero es de 0,15-0,25 mm.

14. Cubierta radial según la reivindicación 9, la cual comprende además un cinturón que consta de al menos dos capas del cinturón que están dispuestas en el exterior de la parte que constituye la corona de la carcasa en la dirección radial y al menos una capa de refuerzo del cinturón que está dispuesta en el exterior del cinturón en la dirección radial y ha sido formada a base de arrollar helicoidalmente un hilo en la dirección circunferencial de la cubierta.

15. Cubierta radial que es para una motocicleta y comprende una carcasa que se extiende toroidalmente entre las de un par de partes que constituyen los talones, una banda de rodadura que está dispuesta en el exterior de la parte que constituye la corona de la carcasa en la dirección radial y un cinturón que está dispuesto entre la carcasa y la banda de rodadura y consta de al menos una capa que contiene hilos cauchutados que están dispuestos prácticamente en paralelo a un plano ecuatorial de la cubierta; estando dicha cubierta radial caracterizada por el hecho de que el hilo tiene una forma constructiva que es como la de un hilo de un cabo y ha sido formada a base de torcer una pluralidad de filamentos de acero que tienen una resistencia a la tracción de no menos de 2700 N/mm^{2}, y el alargamiento total de rotura del hilo es de un 3,0-7,0%.

16. Cubierta radial de motocicleta según la reivindicación 15, en la que el hilo consta de 2 a 7 filamentos de acero.

17. Cubierta radial de motocicleta según la reivindicación 15, en la que la relación del diámetro exterior del hilo al paso de torsión del mismo es de no menos de 0,07 pero de no más de 0,12.

18. Cubierta radial de motocicleta según la reivindicación 15, en la que el diámetro del filamento de acero es de 0,15-0,35 mm.

19. Cubierta radial de motocicleta según la reivindicación 15, en la que el número de filamentos que constituyen el hilo es N y el diámetro de un filamento es d(mm), y el área total de las secciones de los filamentos, representada por N\pid^{2}/4, es de no más de 0,35.

20. Cubierta radial de motocicleta según la reivindicación 15, en la que la cuenta de hilos en el cinturón es de 10-60 hilos/50 mm.

21. Cubierta radial de motocicleta según la reivindicación 15, en la que la carcasa consta de al menos una tela que contiene hilos de fibra química que están dispuestos a un ángulo de oblicuidad de 70-90º con respecto a un plano ecuatorial de la cubierta.

22. Cubierta radial de motocicleta según la reivindicación 15, en la que el grado de curvatura de la banda de rodadura es de 0,15-0,45.

23. Cubierta radial de motocicleta según la reivindicación 15, en la que la mezcla de caucho y otros varios ingredientes que recubre el hilo de acero para el cinturón contiene 3-7 partes en peso de azufre y 0,2-1,5 partes en peso de cobalto sobre la base de 100 partes en peso de caucho.

24. Cubierta radial de motocicleta según la reivindicación 15, en la que está dispuesta en una zona adyacente al exterior y/o al interior del cinturón en la dirección radial una capa de caucho auxiliar que contiene azufre y cobalto en cantidades en peso basadas en 100 partes en peso de caucho que corresponden a no menos de un 50% de las cantidades de azufre y cobalto que están contenidas en el caucho que recubre el hilo de acero para el cinturón, respectivamente.

25. Cubierta que comprende una carcasa que se extiende toroidalmente entre las de un par de partes que constituyen los talones, una banda de rodadura que está dispuesta en el exterior de la parte que constituye la corona de la carcasa en la dirección radial, y una capa de refuerzo que está dispuesta entre la carcasa y la banda de rodadura y consta de hilos cauchutados que están dispuestos a un ángulo de oblicuidad del hilo de no más de 10º con respecto a un plano ecuatorial de la cubierta; estando dicha cubierta caracterizada por el hecho de que el hilo tiene una forma constructiva que es como la de un hilo de un cabo y ha sido formada a base de torcer una pluralidad de filamentos de acero que tienen una resistencia a la tracción de no menos de 2700 N/mm^{2}, y el alargamiento total de rotura del hilo es de un 3,0-7,0%.

26. Cubierta según la reivindicación 25, en la que el hilo está dispuesto prácticamente en paralelo al plano ecuatorial de la cubierta.