ES2248306T3 - Estructura de carcasa para neumaticos para ruedas de vehiculos y neumaticos que comprenden dicha estructura de carcasa. - Google Patents

Abstract

Estructura de carcasa para neumáticos de ruedas de vehículo, que comprende: por lo menos un pliegue de carcasa (3) que comprende una primera y una segunda serie de segmentos a modo de banda (13, 14) consecutivamente dispuestos a lo largo del desarrollo circunferencial de la estructura de carcasa (2), cada una de las cuales se extiende según una configuración formada substancialmente en ¿U¿ y comprende al menos dos elementos filiformes (15) ubicados longitudinalmente y paralelos uno respecto al otro y al menos parcialmente revestidos por al menos una capa de material elastomérico en crudo (18), y un par de estructuras anulares de refuerzo (4) cada una acoplada en la proximidad de un respectivo borde circunferencial interior del pliegue de carcasa (3), caracterizada por el hecho de que cada una de dichas estructuras anulares de refuerzo (4) comprende al menos una porción primaria (4a) que presenta un lado axialmente interior orientado hacia los bordes terminales (19a) de los segmentos pertenecientes a la primera serie (13) y un lado axialmente exterior orientado hacia los bordes terminales (20a) de los segmentos pertenecientes a la segunda serie (14), y al menos una porción adicional (24) ubicada contra los bordes terminales (20a) de los segmentos a modo de banda pertenecientes a la segunda serie (14), sobre el lado opuesto relativo a dicha porción primaria (4a) de la misma estructura anular, donde dicha porción primaria comprende una primera inserción anular circunferencialmente inextensible (23) formada substancialmente en forma de una corona ubicada coaxialmente a la estructura de carcasa (2) y adyacente a un borde circunferencial interior del pliegue de carcasa (3).

Description

Estructura de carcasa para neumáticos para ruedas de vehículos y neumáticos que comprenden dicha estructura de carcasa.

La presente invención se refiere a una estructura de carcasa para neumáticos para ruedas de vehículos, que comprende al menos un pliegue de carcasa que tiene una primera y una segunda serie de segmentos a modo de tiras dispuestos consecutivamente dispuestos a lo largo del desarrollo circunferencial de la estructura de carcasa, cada uno de los cuales se extiende según una conformación substancialmente en forma de "U" y comprende al menos dos elementos filiformes ubicados longitudinalmente y uno paralelo al otro y al menos parcialmente revestidos con al menos una capa de material elastomérico crudo, y un par de estructuras anulares de refuerzo cada una enganchada en la proximidad de un respectivo borde circunferencial interior del pliegue de carcasa.

La fabricación de neumáticos para ruedas de vehículos supone la formación de una estructura de carcasa esencialmente compuesto por uno o más pliegues de carcasa formados según una configuración esencialmente toroidal y presentando sus bordes laterales axialmente opuestos acoplados respectivamente a elementos anulares de refuerzo circunferencialmente inextensibles, usualmente llamados "anillos de talón".

Sobre la estructura de carcasa se aplica, en posición circunferencialmente exterior, una estructura de cintura que comprende una o más bandas de cintura formadas como un bucle cerrado, esencialmente compuesto por cuerdas textiles o metálicas adecuadamente orientadas relativamente unas respecto a otras y a las cuerdas pertenecientes a los pliegues de carcasa adyacentes.

En una posición relativamente exterior a la estructura de cintura, se aplica entonces una banda de rodadura, normalmente constituida mediante una banda de material elastomérico de grosor adecuado.

Debe especificarse que, para los propósitos de la presente descripción, en término "material elastomérico" significa el compuesto de caucho en su totalidad, es decir el juego formado por al menos una base polimérica adecuadamente amalgamada con rellenos de refuerzo y/o aditivos de proceso de varias clases.

Finalmente, en los lados opuestos del neumático que se fabrica, se aplica un par de paredes laterales, cada una de las cuales lleva una porción lateral del neumático que yace entre una llamada zona lateral, ubicada en la proximidad del correspondiente borde lateral de la banda de rodadura, y un llamado talón ubicado en correspondencia con el correspondiente anillo de talón.

Los procedimientos tradicionales de fabricación esencialmente prevén que los componentes del neumático listados con anterioridad se produzcan primero separadamente unos de otros, y luego se ensamblan en una fase de fabricación de un neumático.

Por ejemplo, la fabricación del pliegue o pliegues de carcasa para asociar a los anillos de talón para formar la estructura de carcasa requiere primero que, a través de un proceso de extrusión y/o troquelado, se produzca un tejido cauchutado que comprende cuerdas textiles o metálicas continuas, dispuestos longitudinalmente. Este tejido cauchutado se somete a una operación de corte transversal para producir segmentos de dimensiones predeterminadas, que son subsecuentemente unidas para originar un producto semiacabado continuo a modo de cinturón, que tiene cuerdas paralelas transversalmente ubicadas.

Este ítem fabricado debe entonces cortarse en segmentos de una longitud correlativa con el desarrollo circunferencial de la carcasa a producir.

Los procesos de fabricación también han propuesto que, en lugar de producir productos semiacabados, producen la estructura de carcasa directamente durante la fase de fabricación del neumático.

Por ejemplo, la patente US 5.453.140 describe un procedimiento y un aparato que forman un pliegue de carcasa que comienza a partir de una única cuerda previamente enrollada sobre un carrete.

Según el procedimiento y el aparato descritos en esta patente, en cada ciclo operativo del aparato la cuerda extraída del carrete mediante rodillos de conducción motorizados y que se mantiene tensionada mediante un sistema de tensionado neumático, se corta a medida para obtener un segmento de longitud predefinida.

El segmento de cuerda se conduce mediante un elemento de sujeción montado sobre una correa enrollada sobre poleas motorizadas para colocarlo transversalmente sobre la superficie exterior de un soporte toroidal.

Los extremos del segmento se enganchan luego mediante órganos de doblez de correa que operan en lados opuestos del soporte toroidal para aplicar el segmento de cuerda radialmente sobre el mismo soporte toroidal mediante elementos de cursor que actúan en forma de dedos a lo largo de las porciones laterales del segmento.

La repetición del ciclo operativo descrito con anterioridad conducen a la colocación de varios segmentos de cuerda en una relación circunferencial de lado a lado hasta que se envuelve el desarrollo circunferencial entero del soporte toroidal.

Necesariamente, el soporte toroidal se reviste previamente con una capa de caucho en crudo que tiene una función dual de adherir las cuerdas colocadas encima para soportarlas adecuadamente según un posicionamiento fijo, y para constituir un revestimiento interior, impermeable para el aire, en el neumático acabado.

Los neumáticos obtenidos a través de ese procedimiento de fabricación presentan una estructura de carcasa donde el pliegue o pliegues de carcasa están constituidos mediante cuerdas individuales que presentan cada una dos porciones laterales axialmente distanciadas una de otra y orientadas radialmente al eje de rotación del neumático, y una porción de corona que se extiende en posición radialmente exterior entre las porciones laterales.

Dentro del ámbito de la fabricación de la estructura de carcasa, también se conoce que en proximidad a cada uno de los talones del neumático, los extremos opuestos de las cuerdas individuales que constituyen un pliegue de carcasa están ubicados, con secuencia alterna, en posiciones axialmente opuestas relativas a un elemento de anclaje anular que constituye el anillo de talón antes mencionado, formado en forma de una corona compuesta por vueltas de cable radialmente superpuestas unas sobre otras, y puede observarse en la Patente EP 0 664 231 y de la Patente US 5.702.548.

Las cuerdas que componen el pliegue o pliegues de carcasa, sin embargo, se ubican substancialmente según el eje neutro de resistencia a la flexión del talón respectivo. En esta circunstancia, la fuerza estructural de los talones debe necesariamente confiarse a la rigidez de inserciones de relleno hechos de material elastomérico muy duro incorporado en la estructura de talón, cuyo comportamiento está afectado por las variaciones de temperatura debido tanto los factores ambientales, y a las tensiones inducidas durante el funcionamiento normal.

En la patente FR 384.231, se propone la producción de una estructura de carcasa mediante la colocación, sobre un soporte toroidal, de una serie de bandas rectangulares hechas de tejido cauchutado circunferencialmente ubicadas lado a lado una tras otra y dispuestas según planos radiales relativos al eje geométrico del mismo tambor de soporte. La colocación de las bandas se conducen en una forma tal que los bordes terminales de dos bandas no consecutivas están cubiertos parcialmente mediante los bordes terminales de la banda interpuesta entre ellos.

Los espacios existentes entre los bordes terminales cubiertos por las bandas están rellenos mediante inserciones trapezoidales aplicadas a los bordes terminales de la banda superpuestos sobre ellos. La colocación de las bandas se realiza según diversas capas superpuestas, en un número correlacionado al grosor a conferir a la estructura de carcasa. La presencia de las inserciones trapezoidales antes mencionadas determina un engrosamiento de la estructura de carcasa en las áreas de los talones, proveyéndola con el doble del grosor que se puede medir en la llanta.

La patente US 4.248.287 describe una estructura de carcasa según el preámbulo de la reivindicación 1 y describe un procedimiento según el cual la formación de las estructuras de carcasa proporciona para la colocación, sobre un tambor toroidal, de una pluralidad de capas cada una formada mediante bandas radiales compuestas por cables cauchutados y puestos circunferencialmente lado a lado unos relativos a otros. Una vez que la colocación está completa, se aplican dos anillos de talón en el área de talón, alrededor de la cual se doblan entonces los anillos de talón hacia los bordes terminales de las capas de carcasa formados por las bandas radiales.

Según la presente invención, se encontró que dentro del ámbito de la fabricación de un neumático pueden obtenerse ventajas sorprendentes si el pliegue o pliegues de carcasa se producen mediante la colocación de al menos dos series distintas de segmentos a modo de bandas y proporcionando, en cada una de las estructuras anulares que refuerzan los talones, dos inserciones anulares que sujetan los bordes terminales pertenecientes respectivamente a los segmentos de una de dichas series.

Más específicamente la invención se refiere a una estructura de carcasa para neumáticos caracterizada en que cada una de dichas estructuras anulares de refuerzo comprende al menos una porción primaria que presenta una lado axialmente interior orientado hacia los bordes terminales de los segmentos pertenecientes a la primera serie y un lado axialmente exterior orientado hacia los bordes terminales de los segmentos pertenecientes a la segunda serie, y al menos una porción adicional ubicada contra los bordes terminales de los segmentos a modo de bandas pertenecientes a la segunda serie, en el lado opuesto relativo a la porción primaria de la misma estructura anular; donde dicha porción primaria comprende una primera inserción anular no extensible circunferencialmente formada substancialmente como una corona ubicada coaxialmente a la estructura de carcasa y en forma adyacente a un borde circunferencial interior del pliegue de carcasa, estando dicha primera inserción anular formada por al menos un elemento alargado que se extiende en vueltas concéntricas; un cuerpo de relleno hecho de material elastomérico que presenta un lado unido a la primera inserción anular de anclaje; al menos una segunda inserción anular circunferencialmente no extensible substancialmente formado a manera de corona, formado por al menos un elemento alargado que se extiende en vueltas concéntricas y ubicado coaxialmente a la estructura de carcasa en una posición ajustada axialmente lado a lado al cuerpo de relleno y lateralmente opuesto relativo a la primera inserción anular; y donde dicha porción adicional comprende al menos una tercera inserción anular no extensible circunferencialmente formada substancialmente a modo de una corona, formada por al menos un elemento alargado que se extiende en vueltas concéntricas y ubicada coaxialmente a la estructura de carcasa y adyacente a un borde circunferencial interior del pliegue de carcasa.

Preferentemente, dicha primera y segunda serie de segmentos a modo de bandas se ubican en una secuencia mutuamente alternada a lo largo del todo el desarrollo circunferencial de la estructura de carcasa.

Preferentemente, también se prevé que cada uno de dichos segmentos a modo de bandas presente dos porciones laterales que se desarrollan substancialmente hacia un eje geométrico de dicha estructura de carcasa en posiciones que están mutuamente distanciadas en la dirección axial, y una porción de corona que se extiende en una posición radialmente exterior entre las porciones laterales; perteneciendo las porciones de corona pertenecientes respectivamente a los segmentos de la primera y la segunda serie estando ubicados mutuamente lado a lado a lo largo del desarrollo circunferencial de la estructura de carcasa.

Preferentemente, la segunda y tercera inserción anular presenta cada una extensión radial menor que la extensión radial de la primera inserción anular. Más específicamente, la tercera inserción anular circunferencialmente inextensible presenta una extensión radial menor, midiendo entre 1/3 y 2/3 de la extensión radial de la primera inserción anular circunferencialmente no extensible.

También puede preverse para la segunda inserción anular circunferencialmente inextensible que presente una extensión radial menor que mida entre 1/3 y 2/3 de la extensión radial de la primera inserción anular circunferencialmente inextensible.

Preferentemente, dicha estructura de carcasa comprende además un cuerpo auxiliar de relleno hecho de material elastomérico, situado en una posición axialmente exterior contra dicho al menos un pliegue de carcasa y que se extiende en separación radial de dicha tercera inserción anular.

Dicho cuerpo de relleno auxiliar preferentemente presenta una dureza substancialmente igual a la del cuerpo de relleno perteneciente a la porción primaria.

La invención se refiere además a un neumático que comprende una estructura de carcasa que presenta una o más de las características particulares descritas.

Características y ventajas adicionales serán fácilmente evidentes a partir de la descripción detallada de una realización preferida, pero no exclusiva, de una estructura de carcasa para neumáticos para ruedas de vehículos, según la presente invención. La descripción se hará a continuación con referencia a los dibujos adjuntos, proporcionados estrictamente a modo de indicación no limitante, en los cuales:

- la figura 1 es una vista interrumpida y de corte de un neumático provisto de una estructura de carcasa fabricada según la presente invención.

- la figura 2 es un diagrama que muestra la fabricación de un elemento continuo a modo de banda destinado a formar el pliegue o pliegues de carcasa.

- la figura 3 muestra, en una vista en sección transversal, una realización del elemento a modo de banda antes mencionado;

- la figura 4 muestra una vista interrumpida en perspectiva de una representación esquemática de la secuencia de colocación de una primera serie de segmentos a modo de bandas para formar un pliegue de carcasa del neumático según la invención;

- la figura 5 muestra una vista interrumpida en perspectiva de una porción primaria de una estructura anular de refuerzo inextensible aplicada lateralmente sobre los bordes terminales de los segmentos a modo de banda pertenecientes a la primera serie;

- la figura 6 muestra una vista interrumpida en perspectiva de la estructura de carcasa después de la aplicación de una tercera inserción anular y de un cuerpo auxiliar de relleno comprendido en una porción adicional de la estructura de refuerzo de talón; y

- la figura 7 es una sección transversal que muestra un neumático según la invención.

Con referencia a las figuras antes mencionadas, el número 1 globalmente indica un neumático para ruedas de vehículos que tiene una estructura de carcasa 2 fabricada según la presente invención.

La estructura de carcasa 2 tiene al menos una primera estructura de carcasa 3 formada según una configuración substancialmente toroidal y acoplada, mediante sus bordes circunferenciales opuestos, a un par de estructuras anulares inextensibles 4 cada una de las cuales, una vez que el neumático se ha completado, se ubica en un área usualmente identificada con el nombre de "talón".

Sobre la estructura de carcasa 2 se aplica, en posición circunferencialmente exterior, una estructura de cintura 5 que comprende una o más bandas de cintura 6a, 6b y 7. A la estructura de cintura 5 se superpone circunferencialmente una banda de rodadura 8 donde, siguiendo una operación de moldeado realizada simultáneamente con el curado del neumático, se obtienen recesos longitudinales y/o transversales 8a, dispuestos para definir un "diseño de banda de rodadura" deseado.

El neumático comprende además un par de las llamadas "paredes laterales" 9 aplicadas lateralmente en lados opuestos sobre la estructura de carcasa 2.

La estructura de carcasa 2 puede revestirse sobre sus paredes internas con una capa selladora 10 o llamada "funda", esencialmente constituida mediante una capa de material elastomérico impermeable al aire capaz de garantizar el cierre hermético del neumático hinchado.

El montaje de los componentes antes citados, así como la fabricación de uno o más de los mismos tiene lugar con la ayuda de un soporte toroidal 11, esquemáticamente indicado en líneas de guiones en la figura 1, formado según la configuración de las paredes internas del neumático a fabricar.

El soporte toroidal 11 puede tener dimensiones más pequeñas que el neumático acabado, según una medida lineal preferentemente oscilando entre 2% y 5%, tomada, a modo de indicación, a lo largo del desarrollo circunferencial del soporte en sí en correspondencia con su plano ecuatorial, que coincide con el plano ecuatorial del mismo neumático.

El soporte toroidal 11, que no se describe ni se ilustra en detalle porque no es particularmente relevante para los propósitos de esta invención, puede por ejemplo estar constituido por un tambor plegable o por un tubo hinchable adecuadamente reforzado para asumir y mantener la forma toroidal deseada en la condición hinchada.

Una vez establecido todo esto, la fabricación del neumático 1 implica primero la formación de la estructura de carcasa 2, que comienza con la posible formación de la capa de sellado 10.

Esta capa de sellado 10 puede ventajosamente obtenerse mediante el enrollado en forma circunferencial sobre el soporte toroidal 11 al menos una banda a modo de cinta 12 hecha de material elastomérico impermeable al aire, producido por un filtro y/o un troquel situados en la proximidad del mismo soporte toroidal. Como puede observarse a partir de la figura 1, el enrollado de la banda a modo de cinta 12 tiene lugar substancialmente según las vueltas circunferenciales consecutivamente colocadas por lado para seguir el perfil de la sección transversal de la superficie exterior del soporte toroidal 11.

Para los propósitos de la presente invención el término perfil de sección transversal significa la configuración presentada por la semisección del soporte toroidal 11 seccionado según un plano radial de su propio eje geométrico de rotación, no mostrado en los dibujos, coincidiendo con el eje geométrico de rotación del neumático y, por lo tanto, de la estructura de carcasa 2 que se fabrica.

El pliegue de carcasa 3 se forma directamente sobre el soporte toroidal 11 mediante la colocación, como será más claro a continuación, de una primera y una segunda serie de segmentos a modo de bandas 13, 14 obtenidos de al menos un elemento continuo a modo de banda 2a que preferentemente presenta un ancho que oscila entre 3 mm y 15 mm.

Como muestra la figura 2, la preparación del elemento continuo a modo de banda 2a esencialmente prevé que uno o más elementos filiformes 15, y preferentemente de tres a diez elementos filiformes 15, alimentados por los respectivos carretes 15a, sean guiados a través de un primer filtro 16 asociado a un aparato de extrusión 17 que alimenta material elastomérico en crudo a través del mismo filtro.

Se especifica que, para los propósitos de la presente descripción, el término "filtro" significa la parte del aparato de extrusión identificado en la técnica también con el término "cabezal de extrusión", provisto de un llamado "troquel" atravesado por el producto que se procesa en correspondencia con un puerto de salida formado y dimensionado según las características geométricas y de dimensiones a dar al producto en sí.

El material elastomérico y los elementos filiformes 15 están íntimamente unidos dentro del filtro 16, generando en la salida del mismo el elemento continuo a modo de banda 2a, formado por al menos una capa de material elastomérico 18 en cuyo grosor se incorporan los mismos elementos filiformes.

Dependiendo de los requerimientos, es posible guiar los elementos filiformes 15 dentro del filtro 16 en una forma tal que no son íntegramente incorporados en la capa de material elastomérico 19 sino que emergen a partir de una o de ambas de sus superficies.

Los elementos filiformes 15 pueden, por ejemplo, estar constituidos cada uno mediante una cuerda textil con un diámetro que preferentemente oscila entre 0,6 mm y 1,2 mm, o mediante una cuerda metálica, con un diámetro preferentemente oscilando entre 0,3 mm y 2,1 mm.

Ventajosamente, si se requiere, los elementos filiformes 15 pueden ubicarse en el elemento continuo a modo de banda 2a en una forma tal de proporcionar características inesperadas de compacidad y homogeneidad al pliegue de carcasa 3 así obtenido.

Con este propósito, los elementos filiformes 15 puede, por ejemplo, colocarse según una densidad que exceda los seis elementos filiformes por centímetro, medidos circunferencialmente sobre el pliegue de carcasa 3 en proximidad del plano ecuatorial del neumático 1. En cualquier caso es preferible prever que los elementos filiformes 15 se ubiquen en el elemento a modo de banda 2a según una distancia entre sus centros respectivos no menor a 1,5 veces el diámetro de los mismos elementos filiformes, para permitir un cauchutado adecuado entre los cables adyacentes.

El elemento continuo a modo de banda 2a que sale del filtro 16 puede guiarse ventajosamente, posiblemente a través de un dispositivo de acumulación-compensación 17a, sobre un aparato de colocación cuyas características estructurales y operativas se describen más en detalle en el documento EP 928680 A, a nombre del mismo solicitante, cuyo contenido se considera aquí incluido.

Este aparato de colocación es capaz de cortar secuencialmente el elemento continuo a modo de banda 2a para obtener segmentos a modo de banda 13, 14 de longitud predeterminada.

La ejecución del corte de cada segmento a modo de banda 13, 14 es inmediatamente seguida por la colocación del segmento sobre el soporte toroidal 11, dando forma al segmento a modo de banda según una configuración de "U" alrededor del perfil de la sección transversal del mismo soporte toroidal, en una forma tal que el segmento a modo de banda 13, 14 pueden identificarse dos porciones laterales 19, 20 radialmente desarrolladas hacia el eje del soporte toroidal 11, en posiciones que están axialmente distanciadas una de otra, una porción de corona 21, 22 que se extiende en posición radialmente exterior entre las mismas porciones laterales.

La pegajosidad del material elastomérico en crudo que forma la capa 18 que reviste los elementos filiformes 15 asegura la adhesión estable del segmento a modo de banda 13, 14 sobre las superficies del soporte toroidal 11, también en ausencia de la capa selladora 10 sobre el mismo soporte toroidal. Más en particular, la adhesión descrita con anterioridad se manifiesta tan pronto como el segmento a modo de banda 13, 14 se pone en contacto con el soporte toroidal 11 en el área radialmente exterior del perfil de su sección transversal.

Además o en lugar de la explotación de la pegajosidad natural del material elastomérico, como se describe con anterioridad, la sujeción de uno o más segmentos a modo de banda 13, 14 sobre el soporte toroidal 11 puede obtenerse mediante una acción de aspirado producido a través de uno o más orificios adecuados proporcionados sobre el mismo soporte toroidal.

El soporte toroidal 11 puede accionarse en una rotación angular según un movimiento escalonado en sincronía con el accionamiento del aparato de colocación antes mencionado, en una forma tal que cada acción de corte de cada segmento a modo de banda 13, 14 es seguido por su colocación en una posición circunferencialmente distanciada relativa al segmento previamente colocado 13, 14.

Más específicamente, la rotación del soporte toroidal 11 tiene lugar según un paso angular donde se corresponde un desplazamiento circunferencial igual a un múltiplo, y más precisamente al doble, del ancho de cada segmento a modo de banda 13, 14.

Debe destacarse que, para los propósitos de la presente descripción, a menos que se indique otra cosa, el término "circunferencial" se refiere a una circunferencia que yace en el plano ecuatorial y en proximidad a la superficie exterior del soporte toroidal 11.

Según la presente invención, la secuencia operativa descrita con anterioridad es tal que una primera revolución completa del soporte toroidal 11 sobre su propio eje determina la colocación de la primera serie de segmentos a modo de bandas 13, circunferencialmente distribuidas según un paso circunferencial igual a dos veces el ancho de cada uno de ellos. Por lo tanto, como muestra claramente la figura 4, entre uno y otro de los segmentos pertenecientes a la primera serie se deja un espacio vacío "S" que, al menos en correspondencia con las porciones de corona 21 de los mismos segmentos, iguala a éste último en anchura.

La fabricación de una estructura de carcasa 2 procede entonces con la fase donde las estructuras anulares inextensibles antes mencionadas 4, y más específicamente partes primarias 4a de la misma, se aplican en proximidad a cada uno de los bordes circunferenciales internos del pliegue de carcasa 3 que se fabrican, para obtener las áreas de carcasa, conocidas como "talones", especialmente destinados a garantizar el anclaje del neumático a la correspondiente llanta de montaje.

La porción primaria 4a de cada una de las estructuras de refuerzo anular 4 antes mencionadas comprende una inserción anular circunferencialmente inextensible 23, formada substancialmente a modo de una corona circular concéntrica al eje geométrico de rotación del soporte toroidal 11 y ubicado en una posición circunferencialmente interior contra los bordes terminales 19a presentados por los segmentos a modo de banda 13 pertenecientes a la primera serie.

La primera inserción anular 23 está compuesta por al menos un elemento metálico alargado enrollado según múltiples, substancialmente concéntricas, vueltas 23a. Las vueltas 23 pueden definirse mediante una espiral continua o mediante anillos concéntricos formados por respectivos elementos alargados.

La primera inserción anular 23 se combina con una segunda inserción anular circunferencialmente inextensible 24 que se extiende substancialmente según una corona respectiva coaxialmente colocada lado a lado relativa a la primera inserción anular 23 a una distancia apropiada de la misma.

La segunda inserción anular 24 también está preferiblemente compuesta por un elemento metálico alargado según múltiples, substancialmente concéntricas, vueltas 24 que pueden definirse mediante una espiral continua o mediante bucles concéntricos formados mediante elementos alargados.

La segunda inserción anular 24 presenta una extensión radial, determinada por la diferencia entre elradio interior mínimo y el radio exterior máximo de la misma inserción anular, que es preferentemente menor que, y más específicamente oscilando entre 1/3 y 2/3 de, la extensión radial de la primera inserción anular 23.

Entre la primera y la segunda inserción anular 23, 24 se interpone al menos un cuerpo de relleno 25 hecho de material elastomérico, preferentemente termoplástico, que tiene una dureza que oscila entre 48º y 55º Shore D, medidos a una temperatura de 23ºC.

La fabricación de las primeras porciones 4a puede implicar la formación del primer cuerpo de relleno 25 separadamente de la primera inserción anular 23, y la unión subsiguiente del mismo primer cuerpo de relleno con la primera inserción anular previamente aplicada contra los bordes terminales 19a de los segmentos 13 colocados sobre el soporte toroidal 11.

Más específicamente, según una realización preferida, la primera inserción anular 23 se fabrica directamente contra los bordes terminales 19a de los segmentos a modo de banda 13 mediante la colocación de al menos un elemento alargado según vueltas concéntricas 23a dispuestas en relación mutua de lado a lado, según circunferencias con diámetro progresivamente creciente sobre su eje geométrico de enrollado, correspondiente al eje de rotación del neumático acabado.

El enrollado del elemento filiforme puede realizarse con la posible ayuda de rodillos u otros medios convenientes que actúan en contraste con la superficie del soporte toroidal 11.

La pegajosidad de la capa elastomérica 18 que reviste los segmentos a modo de banda 13 pertenecientes a la primera serie, así como a la posible capa selladora 10 previamente colocada sobre el mismo tambor, asegura la ubicación estable de las vueltas individuales 23a que se forman.

De forma subsiguiente, el cuerpo de relleno 25 puede a su vez formarse directamente contra la inserción anular de anclaje 23, por ejemplo aplicando una banda continua hecha de material elastomérico que sale de un filtro ubicado de manera adyacente al tambor 11. La banda continua puede presentar la conformación de la sección final del cuerpo de relleno 25, tal como sale del filtro respectivo. Alternativamente, la banda continua presentará una sección transversal más pequeña que aquella del cuerpo de relleno, y el último debe obtenerse aplicando la misma banda según múltiples vueltas colocadas lado a lado y/o superpuestas, para definir el cuerpo de relleno 25 en su configuración final.

De forma subsiguiente, la segunda inserción 24 puede fabricarse directamente sobre el cuerpo de relleno previamente formado 25 mediante la colocación de un elemento alargado en vueltas concéntricas 24a, en una forma similar a la descrita con referencia a la primera inserción 23.

Después de la aplicación de las porciones primarias 4a de las respectivas estructuras anulares de refuerzo 4, la formación del primer pliegue de carcasa 3 se completa mediante la colocación de la segunda serie de segmentos a modo de banda 14 obtenidos mediante el corte a medida del elemento continuo a modo de banda 2a y la aplicación sobre el soporte toroidal 11 en una forma similar a la descrita para los segmentos a modo de banda 13 pertenecientes a la primera serie.

Cada segmento 14 perteneciente a la segunda serie se coloca según una conformación en "U" alrededor del perfil de la sección transversal del soporte toroidal 11. entre dos segmentos consecutivos 13 pertenecientes a la primera serie. Más específicamente, cada segmento 14 perteneciente a la segunda serie presenta la respectiva porción de corona 22 circunferencialmente interpuesta entre las porciones de corona 21 de los segmentos 13 pertenecientes a la primera serie, para llenar el espacio "S" existente entre ellos, y un par de porciones laterales 20 que llevan los bordes terminales 20a del mismo segmento en superposición a las respectivas porciones primarias 4a de la estructura de refuerzo anular 4, en posiciones axialmente opuestas relativas a los bordes terminales 19a de los segmentos 13 pertenecientes a la primera serie.

En otras palabras, la porción primaria 4a de cada estructura anular de refuerzo 4, que tiene un perfil de sección formado substancialmente a modo de triángulo con su vértice orientado lejos del eje del neumático, presenta un lado axialmente interior orientado hacia los bordes terminales de los segmentos a modo de bandas 13 pertenecientes a la primera serie, y un lado axialmente exterior orientado hacia los bordes terminales 20a de los segmentos 14 pertenecientes a la segunda serie.

Las porciones laterales 20 de cada segmento 14 pertenecientes a la segunda serie puede también cubrir parcialmente las porciones laterales 19 de dos segmentos consecutivos 13 pertenecientes a la primera serie, cada una en una longitud ubicada entre el borde radialmente exterior 25a de la porción primaria relativa 4a y el área de transición entre la misma porción lateral y la porción de corona 21.

Las áreas de superposición de los segmentos a modo de bandas 13 pertenecientes a la primera serie se indican como 13a en la figura 6.

Debido a la convergencia mutua entre las porciones laterales contiguas 19, 20 orientadas radialmente al eje geométrico del soporte toroidal 11, la superposición o recubrimiento de las porciones laterales 19 de los segmentos 13 pertenecientes a la primera serie, es decir la amplitud circunferencial de las áreas de superposición 13a, disminuye progresivamente comenzando desde un valor máximo en la proximidad del borde radialmente exterior 25a de la porción primaria 4a de cada estructura anular de refuerzo 4, hasta un valor de cero en correspondencia con el área de transición entre las porciones laterales 19, 20 y la porción de corona 21, 22.

Si, en la proximidad de los talones, debe obtenerse una distribución más homogénea de los elementos filiformes 15 respectivamente componiendo los segmentos 13, 14 de la primera y la segunda serie, puede ejecutarse una etapa de desviación de manera secuencial sobre el elemento continuo a modo de banda 2a en las áreas de su desarrollo longitudinal correspondiente con las extremidades de los segmentos a modo de bandas 13, 14 a obtener a continuación de las acciones de corte. De esta forma, sobre el desarrollo de cada segmento a modo de banda 13, 14, se definen áreas con una amplitud incrementada, ubicadas en correspondencia con los bordes circunferenciales internos del pliegue de carcasa 3 así formado.

La acción de deflexión causa una reducción en el grosor de la capa elastomérica 18 y un incremento en el ancho del elemento a modo de banda 2a con la consecuente separación mutua de los elementos filiformes 15. Al hacerlo así, los bordes terminales 19a, 20a de cada segmento 13, 14 pueden ensancharse hasta que presentan, en correspondencia con las extremidades circunferencialmente interiores, un ancho que es dos veces el de las porciones de corona 21, 22, tal como para cubrir completamente los lados respectivos interior y exterior de las porciones primarias 4a de cada estructura de refuerzo anular 4.

Después de colocar los segmentos a modo de bandas 14 pertenecientes a la segunda serie en la forma antes descrita, se completa la formación de las estructuras anulare de refuerzo de talón 4.

Con este propósito, para cada una de las estructuras de refuerzo 4 se forma una tercera inserción anular circunferencialmente inextensible 26, que se extiende substancialmente según una corona respectiva ubicada coaxialmente lado a lado relativa a la segunda inserción anular 24.

La tercera inserción anular 26, también, preferentemente está compuesta por al menos un elemento metálico alargado enrollado según vueltas múltiples, substancialmente concéntricas 26a, que pueden definirse mediante una espiral continua o mediante bucles concéntricos formados por respectivos elementos alargados. Por otra parte, la tercera inserción anular también tiene una extensión radial, determinada por la diferencia entre el radio interior mínimo y el radio exterior máximo de la misma inserción anular, que es menor que, y preferentemente oscila entre 1/3 y 2/3 de la extensión radial de la primera inserción anular 23.

De esta forma, la tercera inserción 26 constituye una porción adicional de la estructura de refuerzo 4, que se aplica contra los bordes terminales 20a de los segmentos a modo de banda 14 pertenecientes a la segunda serie, por ejemplo mediante la realización del enrollado de los respectivos elementos alargados directamente contra los mismos bordes terminales.

Siguiendo esta operación, cada uno de los bordes terminales 20a de los segmentos 14 pertenecientes a la segunda serie es ventajosamente incluido entre la segunda inserción anular 24 y la tercera inserción anular 26.

También se prevé la adición de un cuerpo auxiliar de relleno 27 hecho de material elastomérico ubicado en una posición axialmente interior contra el pliegue de carcasa 3 y que se extiende radialmente lejos de dicha tercera inserción anular 26.

Preferentemente, la dureza del cuerpo de relleno auxiliar 27 es substancialmente igual a la dureza del cuerpo de relleno 25.

En neumáticos radiales, una estructura de cintura 5 se aplica usualmente a la estructura de carcasa 2.

Esta estructura de cintura 5 puede obtenerse en cualquier forma conveniente para la persona entendida en la técnica y, en la realización ilustrada, comprende esencialmente una primera y una segunda banda de rodadura 6a, 6b que presenta cuerdas respectivamente con orientación cruzada. A las bandas de rodadura se superpone una banda de rodadura auxiliar 7 por ejemplo obtenida mediante el enrollado de al menos una cuerda continua en vueltas ubicadas axialmente lado a lado sobre la primera y la segunda banda de rodadura 6a, 6b.

Sobre la estructura de cintura 5 se aplica entonces la banda de rodadura 8 y las paredes laterales 9, también obtenibles mediante cualquier forma encontrada conveniente por la persona entendida en la técnica.

Realizaciones de una estructura de cintura, de paredes laterales y de una banda de rodadura para la fabricación completa del neumático 1 sobre el soporte toroidal 11 que pueden adoptarse ventajosamente se describen en el documento EP 919406 A a nombre del mismo solicitante.

El neumático 1 así fabricado puede ahora someterse, después de extraerse del soporte 11, a una fase de curado que puede llevarse a cabo en cualquier manera conocida y convencional.

La presente invención logra importantes ventajas.

El sujeto de la estructura de carcasa puede obtenerse directamente sobre un soporte toroidal donde, ventajosamente, puede formarse el neumático entero, con considerable reducción en los tiempos de procesado comparados con el procedimiento descrito en el documento US 5.362.343.

La concepción constructiva y estructural del sujeto del neumático, especialmente con referencia a su estructura de carcasa 2 permite lograr mejoras considerables en términos de resistencia estructural, especialmente en proximidad a las paredes laterales y talones, así como comportamiento, particularmente en relación con los efectos sobre los empujes de desviación que se manifiestan durante el desplazamiento en curvas, mientras que se beneficia de todas las ventajas típicamente conectadas a una estructura de carcasa de pliegue único.

En particular, las características constructivas de las estructuras anulares inextensibles 4 y la forma en que se integran en el pliegue de carcasa son tales como para mejorar la excelente resistencia estructural del neumático 1 en las áreas de talones y paredes laterales.

La presencia de las inserciones anulares circunferencialmente inextensibles 23, 24 y 26, están íntimamente unidos al pliegue de carcasa 3, proporcionan una excelente "unión" con los elementos filiformes 15 pertenecientes a las diferentes series de segmentos a modo de bandas. La estructura de carcasa 2 es por lo tanto reforzada en las áreas correspondientes a los talones del neumático 1 sin requerir, para este propósito, el uso de inserciones a modo de banda adicionales, usualmente llamadas "aletas", enrolladas en un bucle alrededor de las estructuras anulares de refuerzo 4, utilizadas en cambio en la técnica anterior.

En particular, la presencia de una segunda y una tercera inserción anular que encierran los bordes terminales 20a de la segunda serie de los segmentos a modo de bandas 14 ocasiona una fuerza particular del talón sin requerir un desarrollo radial excesivo de las mismas inserciones anulares relativo a la primera inserción anular. El desarrollo radial reducido de la segunda y la tercera inserción 24, 26 permite por lo tanto obtener un espacio para la posible inserción del cuerpo auxiliar de relleno 27 que puede proporcionarse, por ejemplo para conferir una mayor fuerza y una capacidad autoportante al neumático en su totalidad.

El incremento en la fuerza estructural en correspondencia con las paredes laterales se ha obtenido ventajosamente sin implicar un endurecimiento excesivo de la estructura de carcasa en la corona, donde los segmentos del único pliegue 3 se ubican circunferencialmente lado a lado en ausencia de superposición mutua. Este aspecto es particularmente ventajoso con referencia a neumáticos de alto rendimiento con perfil más bajo donde la resistencia de las paredes laterales es un punto muy crítico, también debido a los altos valores de torsión que el neumático tiene que ser capaz de transmitir.

Claims (8)

1. Estructura de carcasa para neumáticos de ruedas de vehículo, que comprende:

por lo menos un pliegue de carcasa (3) que comprende una primera y una segunda serie de segmentos a modo de banda (13, 14) consecutivamente dispuestos a lo largo del desarrollo circunferencial de la estructura de carcasa (2), cada una de las cuales se extiende según una configuración formada substancialmente en "U" y comprende al menos dos elementos filiformes (15) ubicados longitudinalmente y paralelos uno respecto al otro y al menos parcialmente revestidos por al menos una capa de material elastomérico en crudo (18), y

un par de estructuras anulares de refuerzo (4) cada una acoplada en la proximidad de un respectivo borde circunferencial interior del pliegue de carcasa (3),

caracterizada por el hecho de que cada una de dichas estructuras anulares de refuerzo (4) comprende al menos una porción primaria (4a) que presenta un lado axialmente interior orientado hacia los bordes terminales (19a) de los segmentos pertenecientes a la primera serie (13) y un lado axialmente exterior orientado hacia los bordes terminales (20a) de los segmentos pertenecientes a la segunda serie (14), y al menos una porción adicional (24) ubicada contra los bordes terminales (20a) de los segmentos a modo de banda pertenecientes a la segunda serie (14), sobre el lado opuesto relativo a dicha porción primaria (4a) de la misma estructura anular, donde dicha porción primaria comprende

una primera inserción anular circunferencialmente inextensible (23) formada substancialmente en forma de una corona ubicada coaxialmente a la estructura de carcasa(2) y adyacente a un borde circunferencial interior del pliegue de carcasa (3), estando dicha primera inserción anular (23) formada por al menos un elemento alargado que se extiende según vueltas concéntricas (23a);

un cuerpo de relleno (25) hecho de material elastomérico que presenta un lado unido a la primera inserción anular de anclaje (23);

por lo menos una segunda inserción anular circunferencialmente inextensible (24) formada substancialmente en la forma de una corona, formada por al menos un elemento alargado que se extiende según vueltas concéntricas (23a) y ubicada coaxialmente a la estructura de carcasa (2) en una posición ubicada axialmente lado a lado del cuerpo de relleno (25) y lateralmente opuesto relativa a la primera inserción anular (23);

y donde dicha porción adicional (24) comprende al menos una tercera inserción anular circunferencialmente inextensible (26) formada substancialmente en forma de una corona circular, formada por al menos un elemento que se extiende según vueltas concéntricas y ubicada coaxialmente a la estructura de carcasa (2) y en forma adyacente a un borde interno circunferencial del pliegue de carcasa (3).

2. Estructura de carcasa según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que dichas primera y segunda serie de segmentos a modo de bandas (13, 14) se disponen en secuencia mutuamente alternada a lo largo de la totalidad del desarrollo circunferencial de la estructura de carcasa.

3. Estructura de carcasa según la reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que cada uno de dichos segmentos a modo de bandas (13, 14) presenta dos porciones laterales (19, 20) que se desarrollan substancialmente hacia un eje geométrico de dicha estructura de carcasa en posiciones que están mutuamente distanciadas en la dirección axial, y una porción de corona (21, 22) que se extiende en una posición radialmente exterior entre las porciones laterales (19, 20),

perteneciendo las porciones de corona (21, 22) respectivamente a los segmentos de la primera y la segunda serie (13, 14) estando colocados mutuamente lado a lado a lo largo de su desarrollo circunferencial de la estructura de carcasa (2).

4. Estructura de carcasa según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que dichas tercera y segunda inserciones anulares (24, 26) presentan, cada una, una extensión radial inferior que la extensión radial de la primera inserción anular (23).

5. Estructura de carcasa según la reivindicación 4, caracterizada por el hecho de que la tercera inserción anular circunferencialmente inextensible (26) presenta una extensión radial menor que oscila entre 1/3 y 2/3 de la extensión radial de la primera inserción anular circunferencialmente inextensible (23).

6. Estructura de carcasa según la reivindicación 4, caracterizada por el hecho de que la segunda inserción anular circunferencialmente inextensible (24) presenta una extensión radial menor que oscila entre 1/3 y 2/3 de la extensión radial de la primera inserción anular circunferencialmente inextensible (23).

7. Estructura de carcasa según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que comprende además un cuerpo auxiliar de relleno (27) hecho de material elastomérico situado en una posición axialmente exterior contra dicho al menos un pliegue de carcasa y que se extiende radialmente alejándose de dicha tercera inserción anular (26).

8. Estructura de carcasa según la reivindicación 6, caracterizada por el hecho de que el valor de dureza del cuerpo de relleno auxiliar (27) es substancialmente igual a la dureza del cuerpo de relleno (25).