ES2254293T3 - Cubiertas neumaticas radiales. - Google Patents
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Abstract
Cubierta neumática radial que comprende una carcasa radial (1) que se extiende toroidalmente entre las de un par de almas de los talones embebidas en las de un par de partes que constituyen los talones, una parte (2) que constituye la banda de rodadura, y un cinturón (3) superpuesto en torno a la periferia exterior de la carcasa para reforzar la parte que constituye la banda de rodadura, constando dicho cinturón de al menos tres capas (3-1, 3-2, 3-3) de hilos cauchutados, , estando los hilos de dos capas de hilos adyacentes (3-2, 3-3) de entre dichas capas de hilos entrecruzados entre sí a un ángulo agudo de oblicuidad de los hilos con respecto al plano ecuatorial (E) de la cubierta para así formar capas de hilos entrecruzados, teniendo la capa de hilos exterior (3-3) de las capas de hilos entrecruzados en la dirección radial de la cubierta una anchura que es menor que la de la capa de hilos interior (3-2), y y las capas de hilos entrecruzados (3-2, 3-3) están provistas de un caucho (6) amortiguador en el espacio intermedio, que separa las partes extremas de dichas capas de hilos entrecruzados y se extiende desde un extremo de la capa de hilos de pequeña anchura (3-3) hacia el exterior de la cubierta.
Description
Cubiertas neumáticas radiales.
Esta invención se refiere a cubiertas neumáticas
radiales, y más en particular a una cubierta neumática radial
robusta para camiones y autobuses en la cual las grietas que son
susceptibles de ser creadas en una parte extrema de una capa de
hilos en un cinturón y el crecimiento de las mismas son reprimidos
para impedir que se produzca avería por desunión debido al
crecimiento de las grietas.
Es bien sabido que al aumentar la distancia
recorrida por una cubierta neumática radial montada en un vehículo
de gran potencia tal como un camión o autobús de pequeño o de gran
tamaño, son creadas grietas en un extremo de los hilos de una capa
de hilos de pequeña anchura de entre capas de hilos entrecruzados
que tienen distintas anchuras, estando los hilos de dichas capas
entrecruzados entre sí a un relativamente pequeño ángulo de
oblicuidad de los hilos con respecto a un plano ecuatorial de la
cubierta, de entre las de la pluralidad de capas de hilos que
constituyen el cinturón. Las grietas que son inicialmente creadas
son diminutas, constituyendo como un "picoteo" del extremo del
hilo, pero tal grieta diminuta crece para formar una gran grieta a
lo largo del hilo al aumentar la distancia recorrida por la
cubierta. Al progresar el crecimiento de la grieta hasta cierto
punto, el extremo delantero de la grieta crece hacia el extremo del
hilo contiguo, y finalmente las grietas quedan conectadas entre sí
abarcando prácticamente toda la periferia de la capa de hilos a lo
largo de un borde lateral de la capa de hilos. Si el crecimiento de
las grietas avanza hasta este punto, se produce avería por desunión
entre las capas de hilos entrecruzados.
En consecuencia, un período de tiempo que va
desde el instante en el que se producen las grietas diminutas en
los extremos de los hilos hasta el instante en el que las grietas
han crecido y han quedado conectadas entre sí a lo largo del borde
lateral de la capa de hilos en su periferia determina la duración de
la vida útil de la cubierta en virtud de la avería por desunión del
cinturón. Han sido por consiguiente propuestas varias estructuras
de la cubierta con las que se persigue prolongar el tiempo de
rodadura de la cubierta (la distancia recorrida), si bien es
inevitable la conexión de las grietas.
La
JP-A-4-183605
propone una cubierta neumática radial robusta en la que un caucho
amortiguador está dispuesto entre partes extremas de las capas de
hilos de acero entrecruzados segunda y tercera contando desde el
lado de la carcasa en un cinturón que consta de 3 a 4 capas de
hilos de acero, y un lado superior de una parte extrema de la
tercera capa está cubierto con una capa de caucho que tiene un
espesor de no menos de 1,5 mm y queda superpuesta dentro de una
distancia de no menos de 20 mm desde el extremo de la capa, y la
capa de caucho está hecha de caucho que tiene una dureza según las
JIS (JIS = Normas Industriales Japonesas) de 65-75
y un módulo a un alargamiento del 300% de 130-200
kp/cm^{2}.
Además, la
JP-A-4-252705
describe una cubierta neumática radial robusta en la que un caucho
amortiguador del borde del cinturón está interpuesto entre partes
extremas de dos capas de hilos de acero entrecruzados en un
cinturón que consta de cuatro capas de hilos de acero, y tal parte
extrema está cubierta con una hoja de caucho que tiene un espesor
de 1,0-3,0 mm, y el módulo a un alargamiento del 50%
de la hoja de caucho es menor que el de un caucho de recubrimiento
para la capa de hilos de acero pero mayor que el de un caucho de
base de la banda de rodadura. Además, la
JP-A-6-320906
propone una cubierta neumática radial robusta en la que un cinturón
que consta de cuatro capas de hilos de acero está dispuesto entre un
caucho de base de la banda de rodadura de bajo módulo y una
carcasa, y un caucho amortiguador está dispuesto entre partes
extremas de las capas de hilos entrecruzados segunda y tercera
contando desde el lado de la carcasa, y la parte extrema está
cubierta con una hoja de caucho que tiene un espesor de
0,8-3,3 mm análogamente al caso de la
JP-A-4-252705, y
además la hoja de caucho tiene una dureza JIS menor que las del
caucho que es utilizado para las capas de hilos segunda y tercera y
un módulo a un alargamiento del 50% que es mayor que el del caucho
de base de la banda de rodadura.
Sin embargo, el efecto de reprimir
suficientemente el crecimiento de las grietas bajo duras condiciones
de trabajo tales como las que se dan cuando son transportadas
grandes cargas, a altas velocidades de marcha y en condiciones
similares no puede ser alcanzado incluso con cualquiera de las
estructuras del cinturón que han sido descritas anteriormente, por
lo cual es naturalmente susceptible de producirse avería por
desunión incluso en las cubiertas descritas. Por consiguiente,
incluso si la cubierta es recauchutada se produce prematuramente
avería por desunión. A pesar de que este tipo de cubierta neumática
radial robusta es particularmente apto para el recauchutado incluso
estando completamente desgastada la cubierta nueva, frecuentemente
se observa en la parte extrema del cinturón la presencia de grandes
grietas que hacen que la cubierta sea inadecuada para el
recauchutado. Por consiguiente, se demanda que sea adicionalmente
mejorada la resistencia a la formación de grietas y la resistencia
al crecimiento de las grietas en la parte extrema del cinturón, y
que sea por consiguiente considerablemente mejorada
\hbox{la
resistencia a la desunión del cinturón.}
Se llama también la atención sobre la descripción
de la US-A-4062393 y de la
JP-59-075807A, que se corresponden
con el preámbulo de la reivindicación 1.
Es un objeto de la presente invención aportar una
cubierta neumática radial que tenga una duración de la vida útil
mejorada y en la cual la resistencia a la formación de grietas y la
resistencia al crecimiento de las grietas en la parte extrema de la
capa de hilos que constituye el cinturón, y particularmente de una
capa de hilos de pequeña anchura de entre las capas de hilos
entrecruzados, resulten suficientemente incrementadas incluso bajo
duras condiciones de trabajo de la cubierta, conservando
suficientemente al mismo tiempo la función de refuerzo de la
rigidez que es inherente al cinturón de la cubierta radial, para con
ello mejorar la resistencia a la desunión en una cubierta nueva y
mejorar asimismo la aptitud para el recauchutado.
Según la invención, se aporta una cubierta
neumática radial que comprende una carcasa radial que se extiende
toroidalmente entre las de un par de almas de los talones embebidas
en las de un par de partes que constituyen los talones, una parte
que constituye la banda de rodadura, y un cinturón superpuesto en
torno a una periferia exterior de la carcasa para reforzar la parte
que constituye la banda de rodadura, constando dicho cinturón de al
menos tres capas de hilos cauchutados, estando los hilos de dos
capas adyacentes de entre dichas capas entrecruzados entre sí a un
ángulo agudo de oblicuidad de los hilos con respecto a un plano
ecuatorial de la cubierta para así formar capas de hilos
entrecruzados, teniendo una capa de hilos exterior de las capas de
hilos entrecruzados en una dirección radial de la cubierta una
anchura que es menor que la de una capa de hilos interior, y las
capas de hilos entrecruzados están dotadas de un caucho amortiguador
en el espacio intermedio, que separa las partes extremas de dichas
capas de hilos entrecruzados y se extiende desde un extremo de la
capa de hilos de pequeña anchura hacia el exterior de la cubierta,
siendo dicho caucho amortiguador en el espacio intermedio un
elemento compuesto que comprende un caucho interior que se extiende
de tal manera que separa las partes extremas de dichas capas de
hilos entrecruzados las unas de las otras, y un caucho exterior que
se extiende desde el caucho interior hacia el exterior de la
cubierta y presenta al menos dos compuestos de caucho distintos, y
unos módulos Mx', M6i y M6u a un alargamiento del 100% (kp/cm^{2})
de un caucho de recubrimiento para la capa de hilos exterior de
pequeña anchura, estableciendo el caucho interior (6i) y el caucho
exterior (6u) una relación de M6u < M6i \leq Mx'.
Cuando el caucho amortiguador en el espacio
intermedio está compuesto de dos partes de caucho, la posición de
una cara de unión entre el caucho interior 6i y el caucho exterior
6u puede ubicarse tanto en un extremo de la capa de hilos de
pequeña anchura como en un extremo del caucho de cubrimiento del
extremo y está previsto en la parte extrema de la capa como punto
estándar, o bien dentro de una zona ligeramente separada del punto
estándar mencionado hacia el interior o el exterior de la
cubierta.
A fin de incrementar adicionalmente el efecto de
la invención, es deseable que un caucho de amortiguación inferior
del cinturón esté dispuesto entre la carcasa y una parte extrema de
la capa de hilos situada junto a la carcasa y tenga un módulo a un
alargamiento del 100% que corresponda a 0,3-0,7
veces el módulo a un alargamiento del 100% de un caucho de
recubrimiento para dicha capa de hilos, y/o que en la capa de hilos
de pequeña anchura de entre las capas de hilos entrecruzados sea
usado hilo de fibra orgánica o hilo de acero, y que sea desigual la
distancia entre los hilos en una determinada cuenta de hilos.
Se describe a continuación más ampliamente la
invención haciendo referencia a los dibujos acompañantes, en los
cuales:
La Fig. 1 es una vista en sección de la mitad
izquierda de una parte principal de una primera realización de una
cubierta neumática radial robusta que no es sin embargo según la
invención de esta solicitud;
la Fig. 2 es una vista parcial ampliada de la
parte principal ilustrada en la Fig. 1;
la Fig. 3 es una vista parcial desarrollada en
perspectiva que ilustra un grupo de hilos dispuestos en una capa de
hilos de pequeña anchura;
la Fig. 4 es una vista en sección de la mitad
izquierda de una parte principal de una segunda realización de una
cubierta neumática radial robusta que sin embargo no es según la
invención de esta solicitud;
la Fig. 5 es una vista en sección de la mitad
izquierda de una parte principal de una realización de una cubierta
neumática radial robusta según la presente invención;
la Fig. 6 es una vista parcial esquemática en
sección practicada perpendicularmente a la dirección en la que
están dispuestos los hilos en la capa de hilos de pequeña
anchura;
la Fig. 7 es una vista esquemática que ilustra un
esfuerzo de deformación por cizallamiento que actúa en los extremos
de los hilos;
la Fig. 8 es un gráfico que ilustra una relación
existente entre la longitud de grieta, la resistencia a la rodadura
y la relación entre módulos; y
la Fig. 9 es una vista esquemática que ilustra
las grietas que son creadas en una parte extrema de los hilos de
una capa de hilos de pequeña anchura.
En las realizaciones de las Figs. 1, 4 y 5, que
muestran las secciones de la mitad izquierda de sus partes
principales con respecto a un plano ecuatorial E de la cubierta, una
carcasa radial 1 se extiende toroidalmente entre las de un par de
almas de los talones (no ilustradas) embebidas en las de un par de
partes que constituyen los talones (no ilustradas) y está provista
sobre su periferia exterior de un cinturón 3 que refuerza una parte
2 que constituye la banda de rodadura. Además, un caucho 2 de la
banda de rodadura ilustrado en cada una de las realizaciones
anteriormente mencionadas tiene una estructura que consta de dos
capas de un caucho superior 2tc y de un caucho de base 2tb.
El cinturón 3 consta de al menos tres capas de
hilos cauchutados. En las realizaciones ilustradas, el cinturón 3
consta de cuatro capas de hilos cauchutados 3-1,
3-2, 3-3 y 3-4
vistas desde el lado de la carcasa radial 1 por este orden. De
entre estas capas de hilos 3-1 a
3-4, dos capas de hilos contiguas
3-2 y 3-3 forman capas de hilos
entrecruzados, estando los hilos de las dos capas entrecruzados
entre sí a un ángulo agudo de no más de 90º definido entre los
hilos de las capas con respecto al plano ecuatorial E de la
cubierta. El ángulo de entrecruzamiento de los hilos está
preferiblemente situado dentro de una gama de ángulos de
30-50º a fin de desarrollar satisfactoriamente la
función del cinturón 3. En otras palabras, es deseable que los hilos
de cada una de las capas de hilos entrecruzados 3-2
y 3-3 estén dispuestos oblicuamente a un ángulo de
15-25º con respecto al plano ecuatorial E. A pesar
de que en cada una de las realizaciones anteriormente mencionadas
existe un juego de capas de hilos entrecruzados, el cinturón 3 puede
incluir dos o más juegos de capas de hilos entrecruzados.
Con respecto al cinturón 3 que tiene la
estructura anteriormente descrita, la anchura de la capa de hilos
3-3 situada hacia el exterior en la dirección radial
de la cubierta de entre las capas de hilos entrecruzados
3-2 y 3-3 es menor que la de la capa
de hilos 3-2, de manera que los extremos de las
capas de hilos entrecruzados 3-2 y
3-3 forman una diferencia en escalón tal como está
ilustrado en sección en cada dibujo. Además, la anchura de cada una
de las capas de hilos que constituyen el cinturón está en sustancia
dividida en partes iguales con respecto al plano ecuatorial E.
Las realizaciones de las Figs.
1-4 muestran cubiertas que no son sin embargo según
la invención de esta solicitud.
En las Figs. 1 y 2, la capa de hilos de pequeña
anchura 3-3 está provista de un caucho 4 de
cubrimiento del extremo que cubre la parte extrema de la capa. El
caucho 4 de cubrimiento del extremo que está ilustrado en las Figs.
1 y 2 cubre la parte extrema de la capa 3-3 dentro
de una región que va desde una superficie interior en la dirección
radial de la cubierta y pasando por el extremo hasta una superficie
exterior de la misma. Por otro lado, el caucho 4 de cubrimiento del
extremo que está ilustrado en la Fig. 4 cubre solamente la
superficie interior de la parte extrema en la dirección radial.
El caucho 4 de cubrimiento del extremo tiene un
módulo M_{4} a un alargamiento del 100% (kp/cm^{2}) que es
mayor que un módulo Mx' a un alargamiento del 100% de un caucho de
recubrimiento para la capa de hilos de pequeña anchura
3-3. Más en particular, es deseable que el módulo
M_{4} a un alargamiento del 100% esté situado dentro de una gama
de módulos de 1,2-4,0 veces el módulo Mx' a un
alargamiento del 100% del caucho de recubrimiento para la capa de
hilos de pequeña anchura 3-3.
En cada una de las realizaciones anteriormente
mencionadas, las capas de hilos entrecruzados 3-2 y
3-3 están provistas de un caucho 5 amortiguador en
el espacio intermedio que separa las partes extremas de estas capas
una de otra en lo que sobrepasa un espesor t del caucho 4 de
cubrimiento del extremo. El caucho 5 amortiguador en el espacio
intermedio tiene un módulo M_{5} a un alargamiento del 100% que es
menor que un módulo Mx a un alargamiento del 100% de un caucho de
recubrimiento para las capas de hilos entrecruzados
3-2 y 3-3. Más en particular, es
deseable que el módulo M_{5} a un alargamiento del 100% esté
situado dentro de una gama de módulos de no más de 0,95 veces, y
más preferiblemente de 0,5-0,9 veces el módulo Mx a
un alargamiento del 100% del caucho de recubrimiento para las capas
de hilos entrecruzados 3-2 y 3-3.
Además, si el cinturón incluye dos o más juegos de capas de hilos
entrecruzados, el caucho 4 de cubrimiento del extremo y el caucho 5
amortiguador en el espacio intermedio están aplicados a una capa de
hilos de pequeña anchura que tiene al menos una anchura máxima
entre las capas de hilos de pequeña anchura.
Haciendo referencia a la Fig. 2, es ventajoso que
el módulo M_{5} a un alargamiento del 100% del caucho 5
amortiguador en el espacio intermedio satisfaga una relación de
M_{5} \cdot Mx - (M_{4} - Mx) x (G_{4E}/G_{5E}) con
respecto a un espesor interior G_{4E} del caucho 4 de cubrimiento
del extremo en el extremo de la capa de hilos de pequeña anchura
3-3 en la dirección radial, a un espesor G_{5E}
del caucho 5 amortiguador en el espacio intermedio existente sobre
una línea vertical VL trazada desde el extremo de la capa
3-3 hasta la capa de hilos interior
3-2 de las capas de hilos entrecruzados, al módulo
M_{4} a un alargamiento del 100% del caucho 4 de cubrimiento del
extremo y al módulo Mx a un alargamiento del 100% del caucho de
recubrimiento para las capas de hilos entrecruzados
3-2 y 3-3.
Haciendo referencia a la Fig. 3, ambas esquinas
de cada extremo C_{3E} del hilo en un grupo de hilos C_{3}
(estando ilustrados tan sólo tres hilos en la Fig. 3) dispuestos en
la capa de hilos de pequeña anchura 3-3 forman un
ángulo obtuso y un ángulo agudo en su vista desarrollada en el
plano, y cada extremo C_{3E} de un hilo queda en sustancia
situado sobre una línea recta EL. Es deseable que la anchura w del
caucho 4 de cubrimiento del extremo satisfaga una relación de w
\textlnot (50 mm/N) x sen \theta con respecto a un ángulo de
oblicuidad \theta definido entre una línea normal HL trazada
desde cualquier esquina de un extremo C_{3E} de un determinado
hilo C_{3} hasta un eje central X_{3} de otro hilo C_{3}
adyacente al mismo y la línea recta EL y a una cuenta N de hilos
C_{3} cada 50 mm medida en una dirección de la línea normal HL.
Sin embargo, el extremo del caucho 4 de cubrimiento del extremo que
tiene la anchura w dentro de la cubierta termina en una región en
la que está dispuesto el caucho 5 amortiguador en el espacio
intermedio. Además, el símbolo Rc es un caucho de recubrimiento
para el hilo C_{3} en la capa de hilos de pequeña anchura
3-3.
Se describe a continuación la presente invención
haciendo referencia a la realización de la Fig. 5.
Un caucho 6 amortiguador en el espacio
intermedio, mostrado en la Fig. 5, separa las partes extremas de las
capas de hilos entrecruzados 3-2 y
3-3 las unas de las otras y se extiende desde un
extremo de la capa de hilos de pequeña anchura 3-3
hacia el exterior de la cubierta, como en el caso de la Fig. 1. Sin
embargo, el caucho 6 amortiguador en el espacio intermedio es un
elemento compuesto que comprende un caucho interior 6i para separar
las partes extremas de las capas de hilos entrecruzados
3-2 y 3-3 las unas de las otras y
un caucho exterior 6u que se extiende desde el caucho interior 6i
hacia el exterior de la cubierta y presenta al menos dos compuestos
de caucho distintos, lo que difiere completamente del caso de la
Fig. 1.
Incluso cuando se aplica el caucho de cubrimiento
del extremo a la capa de hilos de pequeña anchura, el caucho
interior 6i y el caucho exterior 6u siempre satisfacen la relación
de posición descrita con anterioridad. Cuando los módulos a un
alargamiento del 100% del caucho interior 6i y del caucho exterior
6u son M6i y M6u, es necesario que los módulos M6i y M6u a un
alargamiento del 100% y el módulo Mx' a un alargamiento del 100%
del caucho de recubrimiento para la capa de hilos de pequeña anchura
3-3 satisfagan una relación de M6u < M6i \leq
Mx'. De hecho, es preferible que (M6u/M6i) esté situado dentro de
una gama de 0,5-0,9 y (M6i/Mx') esté situado dentro
de una gama de 0,9-1,0. Además, una cara de
partición P entre el caucho interior 6i y el caucho exterior 6u se
puede inclinar hacia dentro o hacia fuera a partir de la posición
ilustrada.
En las cubiertas que comprenden las capas de
hilos entrecruzados 3-2 y 3-3 en las
Figs. 1-5 es deseable que un caucho 9 de
amortiguación inferior del cinturón esté dispuesto entre la carcasa
1 y la parte extrema de la capa de hilos 3-1 que en
el cinturón 3 es la situada más cerca de la carcasa 1. En este caso,
es preferible que un módulo M_{9} a un alargamiento del 100% del
caucho 9 esté situado dentro de una gama de 0,3-0,7
veces el módulo Mx'' a un alargamiento del 100% de un caucho de
recubrimiento para la capa de hilos 3-1. Además,
una relación mutua de los módulos a un alargamiento del 100% en los
cauchos de recubrimiento para las capas de hilos
3-1 a 3-3 que constituyen el
cinturón 3 puede ser la de Mx''=Mx'=Mx o Mx''\cupMx'\cupMx.
Además, es preferible usar hilos de acero o hilos
de fibra orgánica tales como hilos de fibra de aramida o hilos
similares en calidad del hilo de la capa de hilos de pequeña
anchura. En este caso, es deseable que los hilos C_{3} estén
dispuestos a distancias desiguales en una sección perpendicular a la
dirección en la que están dispuestos los hilos, como se muestra en
la Fig. 6.
Es bien sabido que la velocidad de crecimiento de
las grietas que son susceptibles de ser creadas en la parte extrema
de la capa de hilos de pequeña anchura 3-3 en las
capas de hilos entrecruzados 3-2 y
3-3 es ocasionada por dos clases de esfuerzos de
deformación por cizallamiento que son producidos debido a la
deformación que tiene lugar al ser establecido el contacto con el
piso. De entre estos esfuerzos de deformación, un primer esfuerzo
de deformación es un esfuerzo de deformación por cizallamiento
\gamma_{st} que actúa entre el hilo y el caucho de recubrimiento
a lo largo de la dirección en la que están dispuestos los hilos en
una etapa de "picoteo" que es generada en el extremo del hilo.
Como resultado de ello, la grieta crece en el caucho de
recubrimiento que rodea el hilo a lo largo de la dirección en la que
están dispuestos los hilos.
Un segundo esfuerzo de deformación es un esfuerzo
de deformación por cizallamiento interlaminar \gamma_{23} que
actúa entre la parte extrema de la capa de hilos de pequeña anchura
3-3 y la capa de hilos 3-2 en las
inmediaciones del extremo C_{3E} del hilo C_{3}. El esfuerzo de
deformación por cizallamiento interlaminar \gamma_{23} hace
principalmente que la grieta crezca a lo largo del hilo ocasionando
desunión interlaminar y entonces controla la velocidad de
crecimiento de la desunión interlaminar. Los comportamientos de
estos esfuerzos de deformación por cizallamiento \gamma_{st} y
\gamma_{23} están ilustrados en la Fig. 7(a) y (b). La Fig.
7(a) es una vista en perspectiva que muestra
esquemáticamente tan sólo hilos C_{2}, C_{3} sacados de las
partes extremas de las capas de hilos entrecruzados
3-2 y 3-3, mientras que la Fig.
7(b) es una vista en planta de hilos C_{2} y C_{3}.
Como se muestra en la Fig. 7(b), el
esfuerzo de deformación por cizallamiento \gamma_{st} es
ocasionado por el esfuerzo LC de deformación por cizallamiento en
el plano del caucho situado junto al extremo de la capa de hilos
3-3. A fin de reprimir el crecimiento de las grietas
e impedir que se produzca avería por desunión, por consiguiente, es
necesario reducir simultáneamente el esfuerzo de deformación por
cizallamiento interlaminar \gamma_{23} y el esfuerzo LC de
deformación por cizallamiento en el plano. Ahora bien, se describe a
continuación la reducción de ambos esfuerzos de deformación por
cizallamiento \gamma_{23} y LC.
Se mencionan primeramente las conclusiones
siguientes:
(1) Si el módulo M_{4} a un alargamiento del
100% del caucho 4 de cubrimiento del extremo es establecido para
que sea mayor que el módulo Mx' a un alargamiento del 100% del
caucho de recubrimiento para la capa de hilos 3-3,
el esfuerzo de deformación por cizallamiento LC tiende a disminuir y
el esfuerzo de deformación por cizallamiento interlaminar
\gamma_{23} tiende a aumentar;
(2) Si el módulo M_{5} a un alargamiento del
100% del caucho 5 amortiguador en el espacio intermedio situado al
menos hacia el exterior con respecto al extremo de la capa de hilos
3-3 es establecido para que sea menor que el módulo
Mx' a un alargamiento del 100% del caucho de recubrimiento para la
capa de hilos 3-3, tienden a disminuir tanto el
esfuerzo de deformación por cizallamiento LC como el esfuerzo de
deformación por cizallamiento interlaminar \gamma_{23};
(3) Si el módulo M6u a un alargamiento del 100%
del caucho exterior 6u está fijado a un valor que resulta menor que
el módulo Mx' a un alargamiento del 100% del caucho de recubrimiento
para la capa de hilos 3-3, el esfuerzo de
deformación por cizallamiento decrece sin aumentar o reducirse el
esfuerzo de deformación por cizallamiento interlaminar
\gamma_{23};
(4) Si el módulo M_{9} a un alargamiento del
100% del caucho 9 de amortiguación inferior del cinturón está
situado dentro de una gama de 0,3-0,7 veces el
módulo Mx'' a un alargamiento del 100% del caucho de recubrimiento
para la capa de hilos 3-1, tienden a disminuir tanto
el esfuerzo de deformación por cizallamiento LC como el esfuerzo de
deformación por cizallamiento interlaminar \gamma_{23}.
Los anteriores puntos (1)-(4) desarrollan sus
efectos individualmente, pero la tendencia del esfuerzo de
deformación por cizallamiento interlaminar \gamma_{23} a aumentar
en el punto (1) es indeseable, por lo que es necesario combinar el
punto (1) con el punto (2). En tal combinación, si el módulo M_{4}
a un alargamiento del 100% es de no menos de 1,2 x Mx' y si el
módulo M_{5} a un alargamiento del 100% es de no más de 0,95 x
Mx', es posible reprimir la tendencia del esfuerzo de deformación
por cizallamiento interlaminar \gamma_{23} a aumentar y reprimir
adicionalmente el esfuerzo de deformación por cizallamiento LC.
Además, la combinación de los puntos (1) y (2)
contribuye no tan sólo a la disminución del esfuerzo de deformación
por cizallamiento LC, sino también a reprimir eficazmente el
esfuerzo de deformación por cizallamiento interlaminar
\gamma_{23} si los módulos M_{4}, M_{5} y Mx a un alargamiento
del 100% y el espesor G_{4E} del caucho 4 de cubrimiento del
extremo y el espesor G_{5E} del caucho 5 amortiguador en el
espacio intermedio son establecidos adecuadamente para establecer
una relación de M_{5} \cdot Mx - (M_{4} - Mx) x
(G_{4E}/G_{5E}).
Con respecto a la disminución del esfuerzo LC de
deformación por cizallamiento en el plano en los anteriores puntos
(1)-(4), son de aplicación las consideraciones siguientes:
En el punto (1), el efecto de reprimir la
deformación en el plano del caucho situado junto al extremo de la
capa de hilos 3-3 es obtenido a base de cubrir la
parte extrema de la capa de hilos 3-3 con un caucho
de alto módulo, mientras que con respecto al esfuerzo de
deformación del caucho entre las capas de hilos 3-2
y 3-3 en el punto (2) el esfuerzo de deformación
por cizallamiento LC y el esfuerzo de deformación por cizallamiento
interlaminar \gamma_{23} son reducidos a base de hacer que tenga
un valor más pequeño el módulo M_{5} a un alargamiento del 100%
del caucho 5 amortiguador en el espacio intermedio. En particular,
el punto (3) desarrolla el efecto de absorción del esfuerzo a
través del desplazamiento de la parte del escalón de la capa de
hilos 3-2 (parte de la diferencia en escalón
respecto a la capa de hilos 3-3), ya que el módulo
M6u a un alargamiento del 100% del caucho exterior 6u es menor que
el módulo Mx' a un alargamiento del 100% del caucho de recubrimiento
para la capa de hilos 3-3.
En el punto (4), el módulo M_{9} a un
alargamiento del 100% del caucho 9 de amortiguación inferior del
cinturón es grande, por lo cual aumenta la rigidez entre la carcasa
1 y la capa de hilos 3-1, y por consiguiente el
sometimiento a tracción de las capas de hilos entrecruzados
3-2 y 3-3 es reducido por tal
incremento de la rigidez y el desplazamiento relativo de cada capa
de hilos en la dirección circunferencial bajo carga es reducido,
siendo debido a ello reducidos tanto el esfuerzo de deformación por
cizallamiento LC como el esfuerzo de deformación por cizallamiento
interlaminar \gamma_{23}, mientras que aumenta la pérdida de
energía debido al esfuerzo de deformación por cizallamiento entre
la carcasa 1 y la capa de hilos 3-1, lo cual no
puede ser ignorado porque el volumen ocupado por el caucho 9 de
amortiguación inferior del cinturón es grande. Esto es contrario a
la reciente demanda de que sea adicionalmente reducido el consumo
de combustible, por lo cual es preferible que el módulo M_{9} a
un alargamiento del 100% esté dentro de una gama de
0,3-0,7 veces el módulo Mx'' a un alargamiento del
100%, como se muestra en la Fig. 8, a fin de lograr un equilibrio
entre el esfuerzo de deformación y el bajo consumo de combustible
(la baja resistencia a la
rodadura).
rodadura).
En la Fig. 8 la abscisa es un valor de la
relación entre módulos M_{9}/Mx'', y la ordenada de la izquierda
es un valor (índice) de la longitud de grieta K_{L}, y la ordenada
de la derecha es un valor (índice) de la resistencia a la rodadura
R.R. Como se ve por la Fig. 8, la longitud de grieta K_{L} y la
resistencia a la rodadura R.R guardan entre sí una relación
conflictiva.
En lo relativo al esfuerzo de deformación por
cizallamiento \gamma_{23}, se describirá básicamente a
continuación la importancia de la división del caucho 6
amortiguador en el espacio intermedio que participa en el esfuerzo
de deformación por cizallamiento \gamma_{23} sobre el caucho
exterior 6u y sobre el caucho interior 6i.
Cuando se aplica el caucho 4 de cubrimiento del
extremo a un valor mayor del módulo M_{4} a un alargamiento del
100%, incluso si se crea separación interlaminar, el esfuerzo de
deformación por cizallamiento \gamma_{23} en el caucho 4 de
cubrimiento del extremo es menor que el esfuerzo de deformación por
cizallamiento \gamma_{23} en el caucho de recubrimiento para la
capa de hilos 3-3, de manera que la separación
interlaminar no alcanza nunca el caucho 5 amortiguador en el
espacio intermedio.
Sin embargo, si se necesita reducir el número de
miembros que lo componen, o si es difícil utilizar un caucho 4 de
cubrimiento del extremo que tiene un módulo mayor dada su
productividad, se adopta un caucho 5 amortiguador en el espacio
intermedio. Aun siendo el módulo M_{5} a un alargamiento del 100%
del caucho 5 amortiguador en el espacio intermedio un valor
pequeño, el esfuerzo de deformación por cizallamiento
\gamma_{23}'' en el caucho 5 amortiguador en el espacio
intermedio aumenta a medida que se reduce el esfuerzo de deformación
por cizallamiento \gamma_{23} creado en la parte extrema de la
capa de hilos 3-3. Como resultado de esto, no se
ocasiona una avería excesiva a medida que se agrieta el caucho de
recubrimiento en la fase de picoteo a lo largo del hilo, pero una
vez crezca la grieta hasta la separación interlaminar, dicha
separación aumentará rápidamente en el caucho 5 amortiguador en el
espacio intermedio y causará averías. Por ello, cuando no se usa un
caucho 4 de cubrimiento del extremo con un módulo M_{4} a un
alargamiento del 100%, es necesario tomar la siguiente contramedida
tras la aparición de la separación inter-
laminar.
laminar.
Como contramedida, el caucho 6 amortiguador en el
espacio intermedio se divide en un caucho exterior 6u y un caucho
interior 6i, de manera que los módulos a un alargamiento del 100% de
estos cauchos satisfacen una relación de M6u < M6i \leq Mx',
con lo cual el módulo a un alargamiento del 100% de esa parte del
caucho 6 amortiguador en el espacio intermedio (caucho interior 6i)
en la separación interlaminar no disminuye demasiado y el módulo a
un alargamiento del 100% del caucho exterior 6u se reduce más que el
del caucho interior para que decrezca el esfuerzo LC de deformación
por cizallamiento en el plano y el esfuerzo de deformación por
cizallamiento \gamma_{23}.
Se describe a continuación la represión y
reducción del esfuerzo de deformación por cizallamiento
\gamma_{23} propiamente dicho.
Haciendo referencia a la Fig. 9, que muestra un
grupo de hilos C_{3} en una vista desarrollada similar a la de la
Fig. 3, las grietas K que son creadas en las inmediaciones de cada
extremo C_{3E} de los hilos C_{3} debido a la acción del
esfuerzo de deformación por cizallamiento \gamma_{st}
frecuentemente crecen para formar una serie de grietas K al
continuar la rodadura de la cubierta. En este caso, la situación de
las grietas K que se interconectan entre los hilos C_{3}
mutuamente contiguos tiende a coincidir considerablemente con una
línea normal HL trazada desde una esquina obtusa del extremo
C_{3E} del hilo C_{3} en otro hilo C_{3} contiguo aunque el
punto anteriormente mencionado esté situado junto al exterior de
la
cubierta.
cubierta.
Una distancia w_{m} entre la línea recta EL y
una línea recta WL (en una vista desarrollada) que conecta los
extremos del curso de la interconexión de las grietas K entre los
hilos C_{3} mutuamente contiguos es una anchura mínima w del
caucho 4 de cubrimiento del extremo, por lo que cuando la anchura w
del caucho 4 de cubrimiento del extremo es establecida para que sea
de no menos de (50 mm/N) x sen \theta, la región de crecimiento
de la grieta K ocasionado por el esfuerzo de deformación por
cizallamiento \gamma_{st} queda convertida en una región de
reducción del esfuerzo de deformación por cizallamiento
\gamma_{st}, con lo cual puede ser reprimido el crecimiento de la
grieta K.
Los siguientes ejemplos se dan para ilustrar la
invención y no pretenden constituir limitaciones de la misma.
Se prevén cubiertas de capa radial para camiones
y autobuses que tienen unas dimensiones de la cubierta de 10,00R20
y una estructura como la ilustrada en las Figs. 1-5,
siendo la carcasa 1 una sola capa de hilos de acero cauchutados en
disposición radial, y constando el cinturón 3 de cuatro capas
cauchutadas que contienen cada una hilos de acero con una
estructura de 3 x 0,20 + 6 x 0,36. En el cinturón 4, una primera
capa de hilos 3-1 tiene una anchura de 160 mm, una
segunda capa de hilos 3-2 tiene una anchura de 185
mm, y una tercera capa de hilos 3-3 tiene una
anchura de 160 mm, y una cuarta capa de hilos 3-4
tiene una anchura de 80 mm, mientras que un ángulo de oblicuidad de
los hilos de cada capa de hilos con respecto al plano ecuatorial E
de la cubierta es de R52º, R18º, L18º y L18º en el orden de la
primera capa a la cuarta capa (R significa hacia arriba hacia la
derecha, y L significa hacia arriba hacia la izquierda). Por
consiguiente, las capas de hilos entrecruzados son las capas de
hilos segunda y tercera.
Asimismo, la invención es aplicable a las capas
de hilos tercera y cuarta en un caso en el que las direcciones de
oblicuidad de los hilos de las capas de hilos primera a cuarta en el
cinturón 3 son R, R, L y R en este orden para formar capas de hilos
entrecruzados entre las capas de hilos segunda y tercera y entre las
capas de hilos tercera y cuarta y se hace que las anchuras de las
capas de hilos vayan disminuyendo de la segunda capa de hilos a la
cuarta capa de hilos en este orden. Además, las direcciones de la
oblicuidad de los hilos R, L pueden ser sustituidas unas por
otras.
otras.
Las cubiertas anteriormente mencionadas que
tienen la estructura común son divididas en tres grupos que van del
Grupo 1 al Grupo 3. Las dimensiones y los resultados de los ensayos
de cada grupo están indicados en las respectivas Tablas. Además, un
caucho 9 de amortiguación inferior del cinturón que tiene un módulo
M_{9} a un alargamiento del 100% de 23 kp/cm^{2} está aplicado
a los Ejemplos, a los Ejemplos Comparativos y al Ejemplo
Convencional en cada grupo, respectivamente.
En el Grupo 1 se fabrican cubiertas de los
Ejemplos 1-12 según las Figs. 1-3 y
del Ejemplo 13 según la Fig. 6 junto con cubiertas de los Ejemplos
Comparativos 1-7 y con una cubierta convencional. En
la cubierta del Ejemplo 13, los hilos de la capa de hilos
3-3 están divididos en muchos manojos que contienen
cada uno tres hilos, y los distintos manojos están distanciados
unos de otros. Las cubiertas de los ejemplos 1 a 13 no son sin
embargo según la invención de esta solicitud.
En todos los ejemplos, en los ejemplos
comparativos y en el ejemplo convencional es utilizado como caucho
de recubrimiento para las capas de hilos 3-1 a
3-4 que constituyen el cinturón caucho que tiene la
misma composición del caucho y el mismo módulo Mx a un alargamiento
del 100%. En cada cubierta, la cuenta de hilos N cada 50 mm de la
capa de hilos de pequeña anchura 3-3 es de 24 hilos
y el ángulo de oblicuidad \theta entre la línea normal HL del
hilo C_{3} y la línea recta EL (véase la Fig. 3) es de 72º, por lo
que el valor de (50 mm/N) x sen \theta es de 1,98. Los valores de
los módulos a un alargamiento del 100%, de la relación entre
módulos, de los espesores G_{4E} y G_{5E}, de w y de Mx -
(M_{4} - Mx) x (G_{4E}/G_{5E}) en estos ejemplos están
indicados en las Tablas 1-3.
\newpage
\newpage
\newpage
En el Grupo 2, las cubiertas de los Ejemplos
14-16 son producidas según la Fig. 4 sobre la base
de la cubierta del Ejemplo 5 junto con las cubiertas de los
Ejemplos Comparativos 8-12 y con una cubierta
convencional. En estas cubiertas, el caucho 4 de cubrimiento del
extremo es dispuesto de forma tal que cubre la superficie de la
parte extrema en un lado (en el interior en la dirección radial) de
la capa de hilos de pequeña anchura que es el lado que está
encarado al caucho 5 amortiguador en el espacio intermedio,
prolongándose dicho caucho de cubrimiento del extremo hasta más
allá de la parte extrema hacia el exterior de la cubierta, y un
caucho que tiene la misma composición es utilizado en calidad de
los cauchos 4 y 5 y del caucho de recubrimiento para las capas de
hilos 3-1 a 3-4 en el cinturón. Los
valores de los módulos M_{4}, M_{5} y Mx a un alargamiento del
100% están indicados en la Tabla 4. Las cubiertas de los Ejemplos
14-16 no son sin embargo según la invención de esta
solicitud.
En el Grupo 3, las cubiertas de los Ejemplos
17-20 dotadas de un caucho 6 amortiguador doble
compuesto de un caucho interior 6i y un caucho exterior 6u son
producidas según la Fig. 5 sobre la base de la cubierta del Ejemplo
5 eliminando el caucho de cubrimiento del extremo, junto con las
cubiertas de los Ejemplos Comparativos 13-17 y con
una cubierta convencional. Los valores de los módulos M_{6i},
M_{6u} y Mx' a un alargamiento del 100% del caucho interior 6i,
del caucho exterior 6u y del caucho de recubrimiento para la capa de
hilos 3-3 están indicados en la Tabla 5.
Cada cubierta de los Ejemplos
1-16 y 17-20, de los Ejemplos
Comparativos 1-12 y 13-17 y de los
Ejemplos Convencionales de los Grupos 1, 2 y 3 es montada sobre un
tambor de una máquina de pruebas de materiales bajo condiciones de
presión interna de 7,00 kp/cm^{2} y de carga de 2600 kp, y se la
hace rodar a una velocidad de 60 km/h recorriendo una distancia de
100.000 km, y la cubierta es a continuación retirada de la máquina
de pruebas de materiales. La cubierta es entonces cortada para
medir la longitud de la grieta que ha crecido más de entre las
grietas que han sido creadas en la parte extrema del cinturón 3. Tal
grieta es la creada en la parte extrema de la tercera capa de hilos
en todas las cubiertas. La longitud de grieta es un promedio de los
valores medidos en 30 puntos situados a intervalos en sustancia
iguales en la circunferencia de la cubierta y está representada por
un índice sobre la base de que el índice del ejemplo convencional o
ejemplo comparativo es de 100. Cuanto menor es el índice, tanto
mejor es la propiedad de reprimir la aparición de grietas. Los
resultados de los ensayos están también indicados en las Tablas
1-5 como "forma de avería" y longitud de grieta
(índice).
En el concepto de la "forma de avería", la
desunión significa desunión interlaminar entre la capa de hilos de
pequeña anchura 3-3 y la capa de hilos
3-2, y la frase "desunión parcial en la
circunferencia (o desunión parcial)" significa que la desunión
ha sido creada parcialmente a lo largo de la circunferencia, y la
frase "picoteo aquí y allá" significa que la avería en el
extremo de la capa de hilos de pequeña anchura ha sido reprimida
habiendo quedado limitada a un picoteo.
Como se ve por las Tablas 1-5,
las cubiertas de los Ejemplos 1-20 no presentan la
aparición de desunión parcial, y en las mismas la longitud de
grieta está considerablemente reducida, por lo que dichas cubiertas
son considerablemente superiores a las cubiertas de los ejemplos
comparativos y de los ejemplos convencionales en cuanto a la
resistencia al crecimiento de las grietas y a la resistencia a la
desunión.
Como se ha mencionado anteriormente, según la
invención la aparición y el crecimiento de las grietas que son
susceptibles de ser creadas en las partes extremas de las capas de
hilos entrecruzados son ventajosamente reprimidos a base de
racionalizar la distribución de los módulos a un alargamiento del
100% entre los cauchos de recubrimiento para las capas de hilos
entrecruzados en el cinturón y el caucho situado en las
inmediaciones de la parte extrema de estas capas, o adicionalmente
a base de disponer un nuevo elemento de caucho sobre las partes
extremas de las capas de hilos entrecruzados y de incrementar
ligeramente la anchura del caucho de recubrimiento para la capa de
hilos de pequeña anchura sin ocasionar inconveniente alguno con
respecto a la estructura del propio cinturón, con lo cual es
posible mejorar enormemente la resistencia a la desunión del
cinturón. Como resultado de ello, la invención puede aportar
cubiertas neumáticas radiales robustas que no tan sólo son capaces
de alcanzar una larga duración de vida útil como producto nuevo,
sino que son también suficientemente aptas para ser objeto de
repetidos recauchutados.
Claims (3)
1. Cubierta neumática radial que comprende una
carcasa radial (1) que se extiende toroidalmente entre las de un
par de almas de los talones embebidas en las de un par de partes que
constituyen los talones, una parte (2) que constituye la banda de
rodadura, y un cinturón (3) superpuesto en torno a la periferia
exterior de la carcasa para reforzar la parte que constituye la
banda de rodadura, constando dicho cinturón de al menos tres capas
(3-1, 3-2, 3-3) de
hilos cauchutados, estando los hilos de dos capas de hilos
adyacentes (3-2, 3-3) de entre
dichas capas de hilos entrecruzados entre sí a un ángulo agudo de
oblicuidad de los hilos con respecto al plano ecuatorial (E) de la
cubierta para así formar capas de hilos entrecruzados, teniendo la
capa de hilos exterior (3-3) de las capas de hilos
entrecruzados en la dirección radial de la cubierta una anchura que
es menor que la de la capa de hilos interior (3-2),
y las capas de hilos entrecruzados (3-2,
3-3) están provistas de un caucho (6) amortiguador
en el espacio intermedio, que separa las partes extremas de dichas
capas de hilos entrecruzados y se extiende desde un extremo de la
capa de hilos de pequeña anchura (3-3) hacia el
exterior de la cubierta, caracterizada porque el caucho (6)
amortiguador en el espacio intermedio es un elemento compuesto que
comprende un caucho interior (6i) que se extiende de tal manera que
separa las partes extremas de dichas capas de hilos entrecruzados
(3-2, 3-3) las unas de las otras, y
un caucho exterior (6u) que se extiende desde el caucho interior
(6i) hacia el exterior de la cubierta y presenta al menos dos
compuestos de caucho distintos, y unos módulos Mx', M6i y M6u a un
alargamiento del 100% de un caucho de recubrimiento para la capa de
hilos exterior de pequeña anchura (3-3),
estableciendo el caucho interior (6i) y el caucho exterior (6u) una
relación de M6u < M6i \leq Mx'.
2. Cubierta según se reivindica en la
reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que un caucho
(9) de amortiguación inferior del cinturón está dispuesto entre la
carcasa (1) y una parte extrema de la capa de hilos
(3-1) situada junto a la carcasa y tiene un módulo a
un alargamiento del 100% que corresponde a 0,3-0,7
veces el módulo a un alargamiento del 100% de un caucho de
recubrimiento para dicha capa de hilos (3-1).
3. Cubierta según se reivindica en la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada por el hecho de que en la
capa de hilos de pequeña anchura (3-3) de entre las
capas de hilos entrecruzados (3-2,
3-3) se usa hilo de fibra orgánica o hilo de acero,
y la distancia entre los hilos en una determinada cuenta de hilos es
desigual.
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