ES2255939T3 - Neumatico con zona baja desacoplada. - Google Patents

Abstract

Un neumático que comprende al menos una estructura de refuerzo de tipo carcasa anclada a cada lado del neumático en un talón cuya base está destinada a ser montada sobre un asiento de llanta, prolongándose cada talón radialmente hacia el exterior por un flanco, alcanzando los flancos radialmente hacia el exterior a una banda de rodadura a la que se unen, extendiéndose la estructura de refuerzo circunferencialmente desde el talón hacia dicho flanco, comprendiendo dicha estructura de refuerzo una parte imbricada, en la que el perfil radial del neumático comprende una sola disposición de alambres de refuerzo, y una parte desacoplada, en la que el perfil radial del neumático comprende al menos dos disposiciones de alambres de refuerzo, y siendo la longitud de la parte desacoplada de estructura de refuerzo fuera de la zona de anclaje en el talón inferior al 90% y preferiblemente al 70%, de la longitud total de las partes imbricada y desacoplada de la estructura de refuerzo fuera de dicha zona deanclaje en el talón.

Description

Neumático con zona baja desacoplada.

El presente invento se refiere a los neumáticos. Más particularmente, se refiere a una estructura de refuerzo que comprende una parte imbricada, en la que el perfil radial del neumático comprende una sola disposición de alambres de refuerzo y una parte desacoplada, en la que el perfil radial del neumático comprende al menos dos disposiciones de alambres de refuerzo.

El refuerzo de carcasa de los neumáticos está constituido actualmente por una o varias lonas, muy a menudo radiales, de las que al menos una está dada la vuelta alrededor de un aro dispuesto en los talones. Los talones constituyen el medio que permite fijar el neumático sobre la llanta. La rigidez del talón así constituido así como la de la parte adyacente del flanco es muy grande.

Para optimizar el funcionamiento así como las características laterales, longitudinales, en deriva o en inclinación del eje, etc., puede revelarse deseable poder afinar ciertos parámetros tales como la rigidez, la resistencia a los impactos, etc. Por otra parte, a fin de facilitar la automatización de ciertas etapas del procedimiento de fabricación de los neumáticos, puede revelarse ventajoso revisar la naturaleza y/o la disposición de algunos de los elementos constituyentes.

En la técnica actual, es bastante difícil asegurar una modulación de las características del flanco y/o de la corona y/o del talón. El flanco debe presentar una flexibilidad importante, y el talón debe por el contrario presentar una rigidez importante. Por otra parte, los refuerzos que se disponen en esta parte del neumático presentan siempre inevitablemente una discontinuidad: al nivel de la extremidad radialmente superior de la parte vuelta de carcasa, se pasa sin transición a una zona desprovista de esta parte vuelta de carcasa, zona que es por tanto inevitablemente menos rígida. Tal discontinuidad puede eventualmente modificar el comportamiento del neumático, en particular durante un esfuerzo lateral. Por otro lado, está discontinuidad constituye un punto singular que puede penalizar la duración del neumático.

La carcasa tradicionalmente utilizada está impregnada por otra parte en una lona de mezcla de bajo módulo, haciéndose la colocación entonces en forma de aplicación de una lona de carcasa. Hay por tanto a la fuerza una lona de mezcla de bajo módulo en contacto con los alambres de refuerzo de la carcasa.

A título de recordatorio, "radialmente hacia arriba", o "radialmente superior" significa hacia los radios mayores.

En el caso de las carcasas radiales, se conocen ya otros principios de concepción que permiten evitar las vueltas alrededor de un aro. A título de ejemplo se puede citar la patente norteamericana nº 3.072.171, en la que se proponía suprimir la vuelta de las lonas de carcasa, y disponer alambres orientados circunferencialmente. En la estructura conocida, es difícil sin embargo asegurar un anclaje suficientemente resistente de los alambres de carcasa a los alambres orientados circunferencialmente, lo que hace que esta proposición no haya conocido nunca aplicación real.

El documento US 5.600.656 describe aún un neumático que comprende una estructura de refuerzo de tipo carcasa constituida por una parte en la que se encuentra una sola disposición de alambres de refuerzo, y por una parte desacoplada, en la que se encuentran al menos dos disposiciones de alambres de refuerzo.

El documento EP 0 869 015 describe en cuanto a él un neumático en el que las gomas de unión entre la estructura de carcasa y la lona de refuerzo de corona radialmente más próxima a la estructura de carcasa están constituidas por una lona única de mezcla de caucho, en particular con vistas a modificar las propiedades de rigidez de la corona del neumático.

Un primer propósito del invento es paliar estos diferentes inconvenientes.

Otro propósito del invento es proponer un tipo de disposiciones de los diferentes elementos constituyentes de un neumático a fin de poder afinar ciertas características, en particular al nivel del flanco y/o de la corona del neumático, como por ejemplo las rigideces radiales, laterales, y longitudinales, de preferencia disminuyendo la masa.

Otro propósito perseguido por el invento es proponer una estructura de refuerzo para neumático que se preste fácilmente a una fabricación mecanizada.

Otro propósito perseguido por el invento es proponer una estructura de refuerzo para neumático que tenga en cuenta los diferentes esfuerzos mecánicos en presencia en las zonas diferentes del neumático durante el funcionamiento, en particular a presión nominal.

Para hacer esto, el invento prevé un neumático que comprende al menos una estructura de refuerzo de tipo carcasa anclada a cada lado del neumático en un talón cuya base está destinada a ser montada sobre un asiento de llanta, prolongándose cada talón radialmente hacia el exterior por un flanco, alcanzando los flancos radialmente hacia el exterior una banda de rodamiento y uniéndose a ella, extendiéndose la estructura de refuerzo circunferencialmente desde el talón hacia dicho flanco, comprendiendo dicha estructura de refuerzo una parte imbricada, en la que el perfil radial del neumático comprende una sola disposición de alambres de refuerzo, y una parte desacoplada, en la que el perfil radial del neumático comprende al menos dos disposiciones de alambres de refuerzo, y siendo la longitud de la parte desacoplada de estructura de refuerzo fuera de la zona de anclaje en el talón inferior al 90% y preferiblemente al 70%, de la longitud total de las partes imbricada y desacoplada de la estructura de refuerzo fuera de dicha zona de anclaje en el talón.

Según el tipo de neumático fabricado y por tanto función de los deferentes esfuerzos que deberá sufrir en utilización, se posiciona el punto de transición entre las partes imbricadas y desacopladas en una posición radial diferente. De esta manera, se actúa en particular sobre la rigidez del neumático.

El neumático según el invento es ligero y fácil de fabricar. En efecto, la presencia de una parte imbricada, de preferencia con una sola estructura de refuerzo, permite aligerar la estructura.

De manera ventajosa, al menos una mezcla de goma de alto módulo y eventualmente una mezcla de goma de módulo menor son dispuestas en la parte desacoplada, entre los alambres de refuerzo. El módulo de dicha mezcla de alto módulo está de preferencia comprendido entre 2 y 10 Mpa. La presencia de esta mezcla puede permitir maximizar la rigidez conservando al mismo tiempo una buena duración de la estructura. De manera preferente, la mezcla de bajo módulo está dispuesta radialmente en el exterior.

Según una variante ventajosa, dichas mezclas dispuestas en la parte desacoplada, entre los alambres de refuerzo, están en contacto directo con al menos una parte de dicha estructura de refuerzo.

Este contacto directo mejora las propiedades mecánicas conferidas por la mezcla. Este contacto se prolonga ventajosamente a toda la longitud ocupada por la mezcla, y de preferencia a cada lado de la mezcla.

La corona comprende ventajosamente una serie de alambres dispuestos sensiblemente a cero grados. En tal caso, la estructura de refuerzo y los alambres dispuestos sensiblemente a cero grados están de preferencia separados únicamente por una sola lona de mezcla.

Según una variante ventajosa, la corona comprende al menos una lona superior de tipo textil. La estructura de refuerzo y dicha lona superior están entonces ventajosamente separadas únicamente por una sola lona de mezcla.

El contacto directo contribuye a mejorar las propiedades mecánicas conferidas por la mezcla.

Según otra variante ventajosa, la parte desacoplada de la estructura de refuerzo comprende una baja densidad de alambres.

La zona desacoplada es ventajosamente utilizada para prever más espacio entre los diferentes elementos, en particular los alambres de la estructura de refuerzo. La densidad resultante es por tanto ventajosamente pequeña. Ello puede contribuir por ejemplo a conservar una cierta flexibilidad en esta parte del neumático.

Por otra parte, la densidad de alambres de cada uno de los elementos de la parte desacoplada de la estructura de refuerzo es ventajosamente diferente. Por ejemplo, la densidad del elemento axialmente exterior es superior a la densidad del elemento axialmente interior.

En la presente memoria, el término "alambre" designa en general tanto monofilamentos como multifilamentos, o conjuntos como cables, trenzados o bien aún no importa qué tipo de conjunto equivalente, y esto, cualesquiera que sean el material y el tratamiento de estos alambres, por ejemplo tratamiento de superficie o revestimiento o encolado previo para favorecer la adhesión sobre el caucho.

Una estructura de refuerzo de tipo carcasa será llamada radial cuando sus alambres estén dispuestos a 90°, pero también, según la terminología en uso, en un ángulo próximo a 90°.

Se sabe que en la técnica actual, la o las lonas de carcasa están dadas la vuelta alrededor de un aro. El aro desempeña entonces una función de anclaje de carcasa, es decir absorbe la tensión que se desarrolla en los alambres de carcasa bajo el efecto de la presión de inflado. En las configuraciones descritas en la presenta solicitud, la función de anclaje de la estructura de refuerzo de tipo carcasa está asegurada igualmente.

Se sabe también que, siempre en el estado de la técnica, el mismo aro asegura además una función de aprieto del talón sobre la llanta. En las configuraciones descritas en la presente solicitud, la función de aprieto es asegurada igualmente, en particular para los arrollamientos de alambres circunferenciales.

Es evidente que el invento puede ser utilizado añadiendo al talón o a la zona baja del neumático en general otros elementos, tales como disposiciones circunferenciales de hilos de protección, ventajosamente de tipo textil. Estos hilos están dispuestos ventajosamente sobre uno o más de los lados de la estructura de refuerzo, o aún entre elementos de una parte desacoplada de la estructura de refuerzo.

Todos los detalles de realización están dados en la descripción siguiente, completada por las figuras 1 a 4 donde:

La fig. 1 es un corte radial que muestra dos semi-partes de neumáticos, con, en la parte derecha, la corona, el flanco y el talón de una primera forma de ejecución de un neumático según el invento, y en la parte izquierda, un corte similar de otro ejemplo de forma y de dimensiones diferentes con una indicación de la longitud de respectivas de las diferentes zonas de la estructura de refuerzo según el invento; y

La fig. 2 es un corte radial que muestra la corona, el flanco y el talón de una variante de la forma de ejecución de la fig. 1;

La fig. 3 es un corte radial que muestra la corona, el flanco y el talón de otra variante de la forma de ejecución de la fig. 1;

La fig. 4 es un corte radial que muestra la corona, el flanco y el talón de otra variante de la forma de ejecución de la fig. 1.

La fig. 1 ilustra los elementos constituyentes de la zona baja, en particular el talón 1 de una primera forma de ejecución del neumático según el invento. El talón 1 comprende una parte axialmente exterior 2 prevista y conformada de manera que sea colocada contra el reborde de una llanta. La parte superior, o radialmente exterior de la parte 2 forma una parte adaptada 5 al gancho de llanta. Esta parte está a menudo curvada axialmente hacia el exterior, tal como se ha ilustrado en las figs. 1 y 2. La parte 2 termina radial y axialmente hacia el interior por un asiento de talón 4, adaptado para ser dispuesto contra un asiento de llanta. El talón comprende igualmente una parte axialmente interior 3, que se extiende sensiblemente de modo radial desde el asiento 4 hacia el flanco 6.

El neumático comprende igualmente una estructura de refuerzo 10 de tipo carcasa provista de refuerzos ventajosamente configurados según una disposición sensiblemente radial. Esta estructura puede estar dispuesta de forma continua de un talón al otro, pasando por los flancos y la corona del neumático, o aún, puede comprender dos o más partes, dispuestas por ejemplo a lo largo de los flancos, sin cubrir la totalidad de la corona.

A fin de posicionar los alambres de refuerzo de forma tan precisa como sea posible, es muy ventajoso confeccionar el neumático sobre un soporte rígido, por ejemplo un núcleo rígido que imponga la forma de su cavidad interior. Se aplican sobre este núcleo, en el orden requerido por la arquitectura final, todos los constituyentes del neumático, que son dispuestos directamente en su sitio final, sin que el perfil del neumático deba ser modificado durante la confección.

Alambres de refuerzo circunferenciales 8 dispuestos de preferencia en forma de pilas, están previstos en cada uno de los talones. El alambre empleado para las pilas de alambre orientadas circunferencialmente es de preferencia alambre metálico. En cada pila, los alambres son de forma ventajosa sensiblemente concéntricos y están superpuestos.

En cuanto a la manera de obtener dichas pilas de alambre, se pueden superponer anillos de diámetro progresivamente creciente, o bien se pueden por ejemplo bobinar varias vueltas de alambre. No es necesario añadir una mezcla de caucho para asegurar la impregnación del alambre de refuerzo, o de los arrollamientos circunferenciales de alambre.

A fin de asegurar un perfecto anclaje de una carcasa, se realiza un talón compuesto estratificado. En el interior del talón 1, entre las alineaciones de alambre de la estructura de refuerzo, se disponen los alambres orientados circunferencialmente. Estos son dispuestos en una pila como en las figuras, o en varias pilas adyacentes, o en paquetes, o en cualquier disposición juiciosa, según el tipo de neumático y/o las características buscadas.

Las partes de extremidad radialmente internas de la estructura de refuerzo 10 cooperan con los talones. Se crea así un anclaje de estas partes en dichos talones de manera que se asegure la integridad del neumático. A fin de favorecer este anclaje, el espacio entre los alambres circunferenciales y la estructura de refuerzo es ocupado por una mezcla de goma de unión. Puede igualmente preverse la utilización de varias mezclas con características diferentes, delimitando varias zonas, siendo las combinaciones de las mezclas y las disposiciones resultantes casi ilimitadas. Es sin embargo ventajoso prever la presencia de una mezcla de goma con un módulo de elasticidad alto en la zona de intersección entre la disposición de alambres y la estructura de refuerzo.

La estructura ilustrada en la fig. 1 es particularmente simplificada, simple de realizar y de poca masa. Los esfuerzos de la estructura de refuerzo son transmitidos a los arrollamientos a cero grados por medio de una mezcla con las características adaptadas.

Tal y como puede verse sobre la parte derecha de la fig. 1, la estructura de refuerzo 10 comprende una parte imbricada 11, o mono-lona, dispuesta en la región de la corona 7 y/o del flanco del neumático. Comprende por otro lado una parte desacoplada 12, o bi-lona, o separada, que se prolonga radialmente hacia el exterior desde la parte superior del talón 1 hacia un punto de transición K situado bien al nivel del flanco 6 o bien al nivel de la corona 7. La parte imbricada 11 presenta la ventaja de la compacidad, permitiendo realizar un perfil de poco espesor. La parte desacoplada 12 permite modular las propiedades del neumático en función de la zona dónde se sitúe, permitiendo por ejemplo proponer arquitecturas más o menos rígidas. Añadiendo a ello la posibilidad de disponer diferentes tipos de mezclas por ejemplo entre las lonas de la parte desacoplada, se pueden aún afinar las características en función del uso previsto para el neumático.

En el ejemplo ilustrado en la fig. 1, el punto de transición k se sitúa en la región radialmente exterior del flanco. Radialmente en el interior con relación a este punto, se encuentra la parte desacoplada 12 o bi-lona o dúo. Esta parte comprende un elemento de estructura de refuerzo axialmente interior 13 o lona interna y un elemento de estructura de refuerzo axialmente exterior 14 o lona externa.

Tal y como se ha ilustrado en la parte izquierda de la fig. 1, la parte imbricada 11 es de anchura Li, o sea desde la parte axialmente media del neumático, hacia el punto de transición k. La parte desacoplada 12 es de anchura Ld, o sea desde el punto de transición k hacia abajo o hacia la parte radialmente interior del neumático, hasta una posición inmediatamente adyacente al talón o a la zona de anclaje de la estructura de refuerzo en el talón.

La anchura Ld está prevista de manera que no exceda de aproximadamente el 90% y de preferencia el 70% de las longitudes totales Li + Ld. El punto de transición k se sitúa por tanto entre una posición inmediatamente adyacente al talón o a la zona de anclaje de la estructura de refuerzo en el talón, en cuyo caso la longitud Ld es nula, y una posición en la que Ld representa el 90% de Ld + Li.

Según una variante ventajosa, en la que la estructura de refuerzo no se prolonga hasta la parte axialmente media del neumático, la longitud Li es medida desde el punto radialmente exterior de esta estructura.

Según una variante ventajosa, está prevista una zona tampón entre la extremidad radialmente exterior del talón o de la zona de anclaje de la estructura de refuerzo en el talón y el comienzo de la parte desacoplada 12. Esta zona intermedia sirve en cierto modo de zona de transición entre la zona de anclaje y la zona desacoplada 12. En tal caso, el límite radialmente interior de la longitud Ld se sitúa al nivel de la parte radialmente exterior de la zona de transición. La zona de transición puede ocupar una zona equivalente a una, dos, incluso tres veces la altura, o espacio radial, ocupado por la zona de anclaje.

La fig. 2 ilustra una variante de la forma de ejecución de la fig. 1, en la que el punto de transición k se sitúa sensiblemente al nivel de la intersección entre el flanco 6 y la corona 7. La parte superior comprende por otro lado alineaciones circunferenciales de alambres 20 dispuestos sensiblemente a cero grados. De manera ventajosa, estos alambres están dispuestos de preferencia directamente sobre la mezcla aplicada sobre la estructura de refuerzo 10, previamente aplicada tal cual, es decir sin ser impregnada en una lona de mezcla como es habitualmente el caso durante la fabricación de neumáticos. De este modo, no hay más que una sola lona de mezcla entre la estructura de refuerzo 10 y los alambres 20. Las interacciones mecánicas entre los diferentes elementos son así optimizadas.

La fig. 3 ilustra otro ejemplo de realización, en el que la longitud Ld es nula. El punto de transición k se sitúa por lo tanto inmediatamente contra la zona de anclaje de la estructura de refuerzo 10 en el talón 1. La estructura de refuerzo es doble o bi-lona únicamente en la zona de anclaje de ésta en el talón, con la interposición de alambres de refuerzo 8 dispuestos en una o varias pilas o de otro modo, según el caso. Este ejemplo de realización es ventajosamente utilizado para obtener flancos relativamente flexibles.

La fig. 4 ilustra otra variante en la que el punto de transición k se sitúa en la corona 7 y está posicionado de modo que la longitud Ld equivale sensiblemente al 70% de la longitud total de Li + Ld.

Por otra parte, la zona situada entre los elementos de estructura de refuerzo 13 y 14, está ocupada por una parte por una mezcla de módulo alto 40 dispuesta en la parte radialmente exterior, y por otra parte por una mezcla 50 de módulo menor, dispuesta en la parte radialmente interior. La mezcla 40 comprende de preferencia un módulo situado entre 15 y 60 Mpa, mientras que la mezcla 50 comprende un módulo ventajosamente comprendido entre 2 y 15 Mpa.

Estas mezclas 40 y 50 están ventajosamente dispuestas de manera que estén en contacto directo con las partes adyacentes de la estructura de refuerzo 10. En las configuraciones tradicionales, se aplica una lona de carcasa (alambre impregnado en una lona de mezcla de caucho). De ello resulta por tanto una delgada lona intermedia de goma de menor módulo que se encuentra entre la zona de mezcla de módulo alto y la parte de estructura de refuerzo. Con el contacto directo, por tanto sin la presencia de esta delgada lona de mezcla de módulo menor, el impacto de la presencia de la mezcla de módulo alto en la zona es amplificado. En efecto, la tradicional lona delgada de módulo menor engendra pérdidas de energías, que pueden ocasionar un deterioro de las propiedades mecánicas.

Además, modificando el espesor de la zona 40 y/o de la zona 50 y/o utilizando una mezcla con un módulo más o menos elevado, se puede obtener un neumático con la rigidez deseada, adaptado para un uso muy específico.

Las posiciones y/o las proporciones respectivas de cada una de estas mezclas así como el número de zonas diferentes podrán, bien entendido, diferir en otros ejemplos en que las propiedades buscadas no son las mismas.

Por otra parte, los alambres 8 así como la parte sensiblemente adyacente de la estructura de refuerzo 10 están ventajosamente dispuestos en una zona de goma de módulo alto, por ejemplo superior a 20 Mpa. Tal zona favorece el anclaje en el talón de la estructura de refuerzo.

Estos diferentes ejemplos de realización están bien adaptados en particular para los neumáticos para vehículos con un índice de velocidad elevado de tipo turismo o de dos ruedas.

Claims (13)

1. Un neumático que comprende al menos una estructura de refuerzo de tipo carcasa anclada a cada lado del neumático en un talón cuya base está destinada a ser montada sobre un asiento de llanta, prolongándose cada talón radialmente hacia el exterior por un flanco, alcanzando los flancos radialmente hacia el exterior a una banda de rodadura a la que se unen, extendiéndose la estructura de refuerzo circunferencialmente desde el talón hacia dicho flanco, comprendiendo dicha estructura de refuerzo una parte imbricada, en la que el perfil radial del neumático comprende una sola disposición de alambres de refuerzo, y una parte desacoplada, en la que el perfil radial del neumático comprende al menos dos disposiciones de alambres de refuerzo, y siendo la longitud de la parte desacoplada de estructura de refuerzo fuera de la zona de anclaje en el talón inferior al 90% y preferiblemente al 70%, de la longitud total de las partes imbricada y desacoplada de la estructura de refuerzo fuera de dicha zona de anclaje en el
talón.

2. Un neumático según la reivindicación 1ª, en el que el módulo de dicha mezcla de módulo alto está comprendido entre 10 y 60 Mpa.

3. Un neumático según la reivindicación 1ª, en el que el módulo de dicha mezcla de menor módulo está comprendido entre 2 y 10 Mpa.

4. Un neumático según una de las reivindicaciones 1ª a 3ª, en el que dichas mezclas dispuestas en la parte desacoplada, entre los alambres de refuerzo, están en contacto directo con al menos una parte de dicha estructura de refuerzo.

5. Un neumático según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la corona comprende una serie de alambres dispuestos sensiblemente a cero grados.

6. Un neumático según la reivindicación 5ª, en el que la estructura de refuerzo y los alambres dispuestos sensiblemente a cero grados están separados por un solo espesor de mezcla.

7. Un neumático según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la corona comprende al menos una lona de corona de tipo textil.

8. Un neumático según la reivindicación 7ª, en el que la estructura de refuerzo y dicha lona de corona están separadas por un solo espesor de mezcla.

9. Un neumático según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la parte desacoplada comprende una pequeña densidad de alambres.

10. Un neumático según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende al menos una disposición de alambres según un recorrido sensiblemente circunferencial, dispuesto de manera sensiblemente adyacente a dicha estructura de refuerzo al nivel del talón.

11. Un neumático según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la parte imbricada cubre al menos una parte de la corona del neumático.

12. Un neumático según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende una zona tampón entre la extremidad radialmente exterior de la zona de anclaje de la estructura de refuerzo en el talón y el comienzo de la parte desacoplada.

13. Un neumático según la reivindicación 12ª, en el que la zona de transición ocupa una zona equivalente de hasta tres veces el espacio radial ocupado por la zona de anclaje.