ES2257012T3 - Neumatico radial. - Google Patents

Neumatico radial.

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ES2257012T3
ES2257012T3 ES99309969T ES99309969T ES2257012T3 ES 2257012 T3 ES2257012 T3 ES 2257012T3 ES 99309969 T ES99309969 T ES 99309969T ES 99309969 T ES99309969 T ES 99309969T ES 2257012 T3 ES2257012 T3 ES 2257012T3
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Abstract

Neumático radial (10), que comprende: un par de zonas de talón (12), y una carcasa (14) como componente estructural del neumático, constituida por una lona de cuerdas dispuestas radialmente y que se extiende en forma toroidal entre el par de zonas de talón (12), en el que la carcasa (14) comprende cuerdas de acero circunferenciales (20), presentando cada una de las cuerdas de acero por lo menos un filamento de acero (18), con una rigidez a la tracción, EL, que satisface la ecuación (1) siguiente: en la que EC es el módulo de Young de la cuerda de acero (kgf/mm2); FA es la superficie total de la sección del filamento que constituye la cuerda de acero (mm²); D es el diámetro de la cuerda de acero (mm); y S es el paso entre las cuerdas de acero adyacentes en una parte de corona (mm).

Description

Neumático radial.
La presente invención se refiere a un neumático radial, particularmente a un neumático radial para automóviles de turismo, de peso reducido y que presenta excelentes durabilidad, confort de marcha y maniobrabilidad.
Convencionalmente, se han venido utilizando cuerdas de acero para las carcasas de los neumáticos radiales para camiones y autobuses.
Por su parte, para las carcasas de los neumáticos radiales para automóviles de turismo se han venido utilizando, en general, fibras orgánicas. Las fibras orgánicas utilizadas han sido principalmente poliésteres y ocasionalmente rayón y nailon.
Las razones por las que se han utilizado las fibras orgánicas para las carcasas de los neumáticos radiales de los automóviles de turismo pueden considerarse las siguientes.
Si se comparan los neumáticos para automóviles de turismo con los neumáticos para camiones y autobuses, el refuerzo de los neumáticos para automóviles de turismo con un cinturón es inferior y estos neumáticos se utilizan con una presión interior inferior. Sobre la carcasa de los neumáticos para automóviles de turismo se ejerce un esfuerzo de compresión mayor, puesto que el automóvil de turismo sufre un desplazamiento mayor durante los giros. Por tanto, si se prepara un neumático provisto de cuerdas de acero en lugar de fibra orgánica diseñando de tal manera el neumático que se mantenga la misma resistencia de la carcasa, la cuerda de acero que presenta una mayor rigidez se rompe por el mayor esfuerzo de compresión citado anteriormente. Por este motivo, se vienen utilizando fibras orgánicas de menor resistencia que las cuerdas de acero.
Recientemente se ha buscado la reducción del peso de los vehículos y el ahorro de combustible desde el punto de vista de ahorro de energía y protección ambiental. Por lo que se refiere a los neumáticos, se han reducido su peso y su resistencia a la rodadura. Desde este punto de vista, se ha intentado convertir el material de refuerzo de la carcasa de los neumáticos radiales pasando de fibras orgánicas a cuerdas de acero, reduciendo el número de cuerdas y manteniendo sin embargo la resistencia del neumático mediante el aumento de la resistencia de la carcasa.
Sin embargo, tal como se ha descrito anteriormente, cuando se utilizan cuerdas de acero para la carcasa de un neumático radial para automóviles de turismo, la cuerda de acero está sometida a esfuerzos repetidos de compresión durante el rodaje del neumático y tiene lugar una deformación con la aparición de bucles en las cuerdas de acero durante los giros del vehículo. Por consiguiente, empeora la durabilidad de la carcasa.
Debe prestarse también atención a lo que se da a conocer en las patentes US-A-5.779.829 y US-A-5.603.208.
La presente invención ha sido estudiada bajo las circunstancias expuestas anteriormente y un objetivo de la misma es proporcionar un neumático radial para automóviles de turismo que pueda evitar el empeoramiento de la durabilidad de la carcasa que se produce debido a la deformación con la aparición de bucles cuando se aplica una cuerda de acero a la carcasa de un neumático radial, el cual ha experimentado una reducción de peso debido a la aplicación de cuerdas de acero de alta resistencia y que presenta mejor confort de marcha y maniobrabilidad.
La presente invención proporciona un neumático radial que comprende un par de zonas de talón, y una carcasa como componente estructural del neumático, constituida por una lona de cuerdas dispuestas en dirección radial y que se extiende en forma toroidal entre el par de zonas de talón, en el que la carcasa comprende cuerdas de acero circunferenciales, presentando cada una de las cuerdas por lo menos un filamento de acero, con una rigidez a la tracción, EL, que satisface la ecuación (1) siguiente:
...(1)1300 \leqq EL (kgf/mm^{2}) \leqq 2400
EL = EC x FA/(D x S)
en la que
EC es el módulo de Young de la cuerda de acero (kgf/mm^{2});
FA es la superficie total de la sección del filamento que constituye la cuerda de acero (mm^{2});
D es el diámetro de la cuerda de acero (mm); y
S es el paso entre las cuerdas de acero adyacentes en la parte de corona (mm).
\newpage
Según la presente invención, la rigidez a la tracción de la carcasa se mantiene inferior a la de una carcasa convencional por la aplicación a la misma de una cuerda de acero que presenta un módulo de Young menor. De este modo, se evita una deformación por la presencia de bucles en la cuerda de acero y se mejora la durabilidad.
En los casos en los que la rigidez a la tracción de la carcasa se mantiene inferior a la de las carcasas convencionales que utilizan cuerdas de acero, cuando el neumático se infla con una presión interior el esfuerzo de tracción hacia la parte exterior en dirección transversal del neumático actúa también sobre la carcasa, y la extensión de la carcasa resulta mayor que la de las carcasas convencionales que presentan una mayor rigidez a la tracción. Como consecuencia, el esfuerzo de tracción hacia el lado exterior en dirección transversal del neumático se produce también sobre el cinturón dispuesto en dirección perpendicular a la dirección de las cuerdas de carcasa. De este modo, se alivia la fuerza de empuje de compresión hacia el lado interior en dirección transversal del neumático aunque tal esfuerzo de entrada de compresión se aplique sobre el cinturón al girar el vehículo, y la extensión del cinturón en dirección circunferencial del neumático se suprime. Dicho de otro modo, cuando el vehículo circula, no se generan esfuerzos de compresión en las cuerdas de acero de la carcasa en el lado interior del plano ecuatorial del neumático (con respecto al giro del mismo) fijo al lado exterior del vehículo con respecto al giro y la durabilidad de la carcasa mejora.
En un aspecto preferido de la presente invención, la resistencia a la tracción, TS, del filamento de acero de la cuerda satisface la ecuación (2) siguiente:
...(2)TS(kgf/mm^{2}) \geqq 230 - 148\ log\ d
en la que:
d es el diámetro del filamento de acero (mm); y
log es el logaritmo común.
Según el aspecto preferido de la presente invención, se utiliza para la carcasa una cuerda de acero de alta resistencia formada con filamentos de acero que presentan una gran resistencia a la tracción. Como consecuencia, el esfuerzo de empuje (esfuerzo de tracción) por unidad de área de la sección transversal del filamento que forma la cuerda de acero aumenta cuando el esfuerzo de tracción trabaja sobre la carcasa y aumenta la extensión (alargamiento). Dicho de otro modo, la rigidez a la tracción de la carcasa disminuye. Como resultado, mejora la durabilidad debido a la reducción de la rigidez a la tracción de la carcasa.
La cantidad de cuerdas necesarias para mantener la resistencia requerida en la carcasa disminuye mediante la aplicación de cuerdas de acero de alta resistencia y el peso del neumático puede reducirse.
El diámetro del filamento de acero de la cuerda está comprendido preferentemente entre 0,10 y 0,32 mm.
Si el diámetro del filamento de acero es inferior a 0,10 mm, la rigidez a la curvatura de la carcasa disminuye reduciéndose excesivamente la rigidez de una parte del neumático radial por lo que la maniobrabilidad empeora. Aunque el aumento de la resistencia a la tracción del filamento es ventajoso desde el punto de vista de la reducción del peso del neumático radial, la productividad en el proceso de alargamiento del filamento disminuye, lo que resulta perjudicial económicamente. Si el diámetro del filamento de acero excede de 0,32 mm, la rigidez a la curvatura de la carcasa aumenta excesivamente y empeora el confort de marcha.
Por consiguiente, si el diámetro de los filamentos de acero que forman la cuerda está comprendido entre 0,10 y 0,32 mm, la rigidez de la carcasa puede reducirse en un grado aceptable para mejorar la durabilidad, y pueden conseguirse excelentes maniobrabilidad y confort de marcha.
La invención se describe a continuación haciendo referencia los dibujos adjuntos, en los cuales:
La Figura 1 representa una sección transversal de un neumático radial según una forma de realización de la presente invención.
La Figura 2 es un gráfico que representa la relación entre el alargamiento y la carga aplicada en la prueba de tracción de una cuerda de acero.
La Figura 3 representa un esquema que muestra el paso entre cuerdas de acero adyacentes en una carcasa y una sección transversal a lo largo de la línea ecuatorial del neumático.
La Figura 4 representa una vista lateral de un filamento de acero dispuesto en forma helicoidal.
La Figura 5 muestra una sección transversal de la cuerda de acero utilizada en el Ejemplo 3.
La Figura 6 muestra una vista lateral de un filamento para cuerda de acero dispuesto en una forma ondulada.
La Figura 7 representa una sección transversal de la cuerda de acero utilizada en el Ejemplo 8.
Se describe un neumático radial según una forma de realización de la presente invención haciendo referencia a la Figura 1.
El neumático radial 10 comprende una carcasa 14 que es una capa de cuerdas dispuestas en dirección radial del neumático y que se extiende en forma toroidal entre el par de talones 12 y unos cinturones 16 dispuestos en la parte de corona 15 hacia el exterior de la carcasa 14 en dirección radial del neumático. En la carcasa 14, las cuerdas de acero 20 comprenden por lo menos un filamento de acero 18 (en la Figura 3 los filamentos son cinco) dispuestos en paralelo entre sí con un paso determinado entre los mismos.
El paso (desplazamiento) S entre las cuerdas de acero adyacentes en la parte de la corona es el paso (distancia) entre los centros de las cuerdas de acero adyacentes 20 existentes en la carcasa 14 en la sección transversal a lo largo de la línea ecuatorial del neumático (véase la Figura 3). En la Figura 3, D y d indican los diámetros de la cuerda de acero 20 y del filamento de acero 18, respectivamente.
El neumático radial 10 de la presente forma de realización se caracteriza porque la rigidez a la tracción de la carcasa 14 que comprende la cuerda de acero 20 se mantiene dentro de un intervalo apropiado para mejorar la durabilidad de la propia carcasa.
El intervalo apropiado de la rigidez a la tracción de la carcasa 14 en la presente forma de realización se define de la forma siguiente: la rigidez a la tracción EL de la carcasa satisface la siguiente ecuación (1):
...(1)1300 \leqq EL (kgf/mm^{2}) \leqq 2400
EL = EC x FA/(D x S)
en la que
EC es el módulo de Young de la cuerda de acero (kgf/mm^{2});
FA es la superficie total de la sección del filamento que constituye la cuerda de acero (mm^{2});
D es el diámetro de la cuerda de acero (mm); y
S es el paso entre las cuerdas de acero adyacentes en la parte de corona (mm).
A continuación se exponen las razones por las cuales la carcasa caracterizada tal como se ha descrito anteriormente presenta una durabilidad excelente.
En general, si se utiliza una cuerda de acero para la carcasa de un neumático para automóviles de turismo, la cuerda de la carcasa se rompe bajo el cinturón y la durabilidad del neumático empeora. Este fenómeno fue analizado y se llegó a la conclusión siguiente.
El esfuerzo de tracción en dirección circunferencial del neumático actúa sobre el cinturón del neumático radial cuando éste es inflado con una presión interior. Cuando el vehículo gira, se produce un esfuerzo de tracción particularmente grande sobre la parte del lado interior del plano ecuatorial del neumático (con respecto al giro del neumático) montado en el lado exterior del vehículo con respecto al giro. Si el esfuerzo de tracción que actúa sobre el cinturón es grande, se extiende grandemente dicho cinturón en dirección circunferencial del neumático y se contrae en dirección transversal del mismo. Al propio tiempo, un gran esfuerzo de compresión actúa sobre las cuerdas de acero de la carcasa dispuestas en dirección perpendicular a la del cinturón. Si el esfuerzo de compresión actúa sobre las cuerdas de acero, incluso bajo un esfuerzo de compresión que pueda ser absorbido fácilmente por fibras orgánicas, tiene lugar una deformación de curvatura, esto es la llamada aparición de bucles, en las cuerdas de acero para absorber el esfuerzo de compresión por medio de la deformación debido a que las cuerdas de acero presentan bajo la compresión una rigidez mayor que las fibras orgánicas. La aparición de bucles produce la rotura de las cuerdas de acero empeorando la durabilidad de la carcasa.
En la presente invención, basándose en el resultado del análisis expuesto anteriormente, se evita la aparición de bucles en las cuerdas de acero reduciendo la rigidez a la tracción de la carcasa para mejorar la durabilidad.
Para reducir la rigidez de la tracción de la carcasa, se aplica a la misma una cuerda de acero que presenta un módulo de Young menor. La razón es que la reducción del módulo de Young de la cuerda de acero utilizada para el refuerzo de la carcasa contribuirá a reducir la rigidez a la tracción de la misma.
En el caso en que la rigidez a la tracción de la carcasa se mantiene inferior a la de las carcasas provistas de cuerdas de acero de tipo convencional, tal como se ha descrito anteriormente, cuando el neumático se infla con la presión interior, los esfuerzos de tracción en dirección transversal del neumático actúan también sobre la carcasa y ésta se extiende en mayor grado que las carcasas convencionales que presentan una rigidez a la tracción más elevada. Como resultado, la tracción en dirección transversal exterior del neumático actúa sobre el cinturón dispuesto perpendicularmente a la cuerda de la carcasa. Por tanto aunque la fuerza de empuje de compresión actúe sobre el cinturón hacia el lado interior en dirección transversal del neumático en el momento en que el vehículo toma la curva, la fuerza de empuje de compresión se aligera y la extensión del cinturón en dirección circunferencial del neumático desaparece. Dicho de otro modo, pede suprimirse la extensión del cinturón en dirección circunferencial del neumático, que es la mayor causa de formación de bucles en las cuerdas acero convencionales. Por tanto, cuando el vehículo toma una curva, no actúan esfuerzos de compresión sobre la cuerda de acero de la carcasa en el lado interior de la zona ecuatorial del neumático (con respecto a la dirección de giro) situado en el lado exterior del vehículo con respecto al giro. De este modo mejora la durabilidad de la carcasa.
La rigidez a la tracción EL de la carcasa está comprendida en el intervalo de 1.300 a 2.400 kgf/mm^{2}. Si la rigidez a la tracción EL de la carcasa es inferior al 1.300 kgf/mm^{2}, debe reducirse grandemente el número de cuerdas de acero utilizadas en la carcasa y se hace difícil mantener la resistencia requerida en la carcasa. Esta resistencia requerida de la carcasa puede mantenerse aumentando la resistencia a la tracción del acero que forma el filamento. Sin embargo, el aumento de la resistencia de la tracción del filamento da lugar una disminución de la productividad en la fabricación en la operación de alargamiento del filamento y es por tanto perjudicial económicamente. Si la rigidez a la tracción EL de la carcasa excede de 2.400 kgf/mm^{2}, esta rigidez a la tracción de la carcasa resulta tan elevada como las carcasas que presentan cuerdas de acero convencionales y el esfuerzo de compresión trabaja repetidamente sobre la cuerdas de acero durante giro del neumático. Por tanto, tiene lugar la aparición de bucles en las cuerdas de acero en el momento del giro del vehículo, empeorando la durabilidad.
En la presente forma de realización se define, por tanto, que la rigidez a la tracción EL de la carcasa 14 debe estar comprendida en el intervalo de 1.300 a 2.400 kgf/mm^{2}. Bajo estas condiciones mejora la durabilidad de la carcasa
14.
En la presente forma de realización, la resistencia a la tracción TS del filamento de acero 18 que forma la cuerda 20 satisface la siguiente ecuación (2):
...(2)TS (kgf/mm^{2}) \geqq 230 - 148\ log\ d
en la que:
d es el diámetro del filamento de acero (mm); y
log es el logaritmo común.
Cuando se utiliza para la carcasa una cuerda de acero de alta resistencia formada por filamentos que presentan una gran resistencia a la tracción, la fuerza de empuje (esfuerzos de tracción) por unidad de sección transversal del filamento de acero que forma la cuerda aumenta cuando el esfuerzo de tracción actúa sobre la carcasa y aumenta la extensión (alargamiento). Dicho de otro modo, la rigidez a la tracción de la carcasa disminuye. Como resultado, mejora la durabilidad debido a la disminución de la rigidez de la carcasa a la tracción.
La cantidad de cuerdas necesarias para el mantenimiento de la resistencia requerida de la carcasa disminuye por la aplicación de una cuerda de acero de alta resistencia y el peso del neumático puede reducirse.
En la presente forma de realización, el diámetro del filamento de acero 18 que forma la cuerda acero 20 es de 0,10 a 0,32 mm.
Si el diámetro del filamento de acero es inferior a 0,10 mm, la rigidez a la curvatura de la carcasa disminuye disminuyendo la rigidez de la parte lateral del neumático radial excesivamente por lo que empeora la maniobrabilidad. Aunque el aumento de la resistencia a la tracción del filamento de acero es ventajoso en lo referente a la reducción del peso del neumático radial, la productividad de la fabricación en la operación de alargamiento del filamento disminuye, lo que resulta perjudicial económicamente. Si el diámetro del filamento de acero de excede de 0,32 mm, la rigidez a la curvatura de la carcasa aumenta excesivamente y empeora el confort de marcha.
Por tanto, si el diámetro del filamento 18 que forma la cuerda de acero 20 está comprendido entre 0,10 y 0,32 mm, la rigidez de la carcasa 14 puede reducirse hasta un valor apropiado para mejorar la durabilidad, y pueden conseguirse también una excelente maniobrabilidad y un buen confort de marcha.
Mediante la aplicación a la carcasa 14 de cuerdas de acero 20 que presenten un módulo de Young menor o por la aplicación a la carcasa de una cantidad menor de cuerdas de acero de alta resistencia 20 formadas por filamentos de acero 18 que presentan una alta resistencia a la tracción, mientras se mantiene la resistencia de la carcasa necesaria, la rigidez a la tracción de la carcasa 14 puede hacerse inferior que la de una carcasa que utilice cuerdas de acero convencionales y puede mejorarse la durabilidad.
Puede aplicarse a la carcasa una cuerda de acero, que comprende un único filamento de acero que está sujeto en la forma recta original. Para disminuir la rigidez a la tracción de la carcasa, es preferible que el filamento de acero esté conformado en una forma helicoidal (véase la figura 4) o en una forma ondulada (véase la figura 6).
La estructura de una cuerda de acero constituida por dos o más filamentos no está particularmente limitada. Para que aumente la capacidad de penetración del caucho y disminuya la rigidez a la tracción de la carcasa, es preferible que la cuerda de acero presente una estructura de trenzado abierta en la que están dispuestos los filamentos de acero adyacentes con un paso entre los mismos, o que por lo menos esté conformado un filamento de acero en una forma helicoidal o en una forma ondulada que presenta un paso menor que el paso del trenzado en la cuerda de acero.
No es necesario que la totalidad de los filamentos de acero que constituyen la cuerda de acero presenten el mismo diámetro. Sin embargo, es preferible que la totalidad de los filamentos de acero presenten el mismo diámetro para incrementar la productividad de la cuerda de acero.
Como se ha descrito anteriormente, la durabilidad de una carcasa de un neumático, particularmente de un neumático radial para automóviles de turismo, a la que se aplica una cuerda de acero, depende significativamente de la rigidez a la tracción de la carcasa. A menor rigidez a la tracción de la carcasa corresponde una mejor durabilidad.
Para mejorar todavía más la durabilidad de la cuerda de acero, es preferible que las tensiones residuales en la capa superficial de los filamentos de acero que constituyen las cuerdas de acero sean tensiones de compresión.
La invención se describe con mayor detalle a continuación haciendo referencia a los Ejemplos ilustrativos siguientes.
Se prepararon neumáticos radiales para automóviles de turismo del tamaño 205/60R15 provistos de dos capas de cinturón, en las cuales se utilizaron cuerdas de acero como material del refuerzo, las carcasas se prepararon con la aplicación de varios tipos de cuerdas de acero. Los resultados de las experiencias realizadas con neumáticos utilizando dichas carcasas se recogen en las Tablas 1 a 3.
TABLA 1
Ejemplo 1 2 3 4 5 6 7
Número de carcasas 1 1 1 1 1 1 1
Estructura de la cuerda 1 x 1 x 1 x 2 x 1 x 3 x 1 x 4 x 1 x 5 x 1+4 x 1+5 x
0,31 0,30 0,20 0,175 0,15 0,19 0,18
Resistencia a la tracción del filamento 435 400 410 420 425 390 420
(kgf/mm^{2})
Resistencia de la cuerda (kg) 32 55 37 39 36 55 63
Diámetro de la cuerda de acero (mm) 0,47 0,60 0,52 0,51 0,49 0,57 0,54
Número de cuerdas por unidad de 37,5 22,0 32,3 31,0 33,4 22,0 18,9
anchura de lona (/50 mm)
Paso entre cuerdas de acero adyacentes 1,33 2,28 1,55 1,61 1,50 2,28 2,64
en la parte de corona (mm)
Rigidez a la tracción de la 2373 2000 2264 2254 2323 2159 2116
carcasa (kgf/mm^{2})
Durabilidad de las cuerdas de carcasas buena buena buena buena buena buena buena
Confort de marcha (índice) 100 100 105 107 110 106 107
Maniobrabilidad (índice) 107 111 104 102 100 104 104
Peso de la carcasa (índice) 67 74 72 71 70 73 68
TABLA 2
Ejemplo 8 9 10 11 12 13
Número de carcasas 1 1 1 1 1 1
Estructura de la cuerda 1+6x 2+2X 2+3X 3+2X 3+3X 3+4X
0,14 0,175 0,17 0,20 0,16 0,12
Resistencia a la tracción del filamento (kgf/mm^{2}) 430 405 385 400 380 440
Resistencia de la cuerda (kg) 46 38 43 61 45 34
Diámetro de la cuerda de acero (mm) 0,48 0,70 0,68 0,83 0,66 0,50
Número de cuerdas por unidad de 26,1 31,4 28,0 19,6 26,7 34,8
anchura de lona (/50 mm)
Paso entre cuerdas de acero adyacentes 1,91 1,59 1,79 2,55 1,87 1,44
en la parte de corona (mm)
Rigidez a la tracción de la carcasa (kgf/mm^{2}) 2345 1693 1833 1444 1900 2188
Durabilidad de las cuerdas de carcasas buena buena buena buena buena buena
Confort de marcha (índice) 111 107 107 105 108 113
Maniobrabilidad (índice) 100 109 107 114 105 100
Peso de la carcasa (índice) 66 71 75 73 76 65
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 3
Ejemplo Comparativo 1 2 3 4 5 6
Número de carcasas 1 1 1 1 1 1
Estructura de la cuerda 1x2x 1x3x 1x4x 1x5x 1+5x 2+3x
0,25 0,22 0,20 0,15 0,19 0,175
Resistencia a la tracción del filamento (kgf/mm^{2}) 290 320 280 300 300 280
Resistencia de la cuerda (kg) 28 36 34 26 50 33
Diámetro de la cuerda de acero (mm) 0,50 0,47 0,48 0,41 0,57 0,70
Número de cuerdas por unidad de 43,2 33,7 35,2 46,4 23,8 36,4
anchura de lona (/50 mm)
Paso entre cuerdas de acero adyacentes 1,16 1,48 1,42 1,08 2,10 1,37
en la parte de corona (mm)
Rigidez a la tracción de la carcasa (kgf/mm^{2}) 3310 3164 3550 3949 2807 2449
Durabilidad de las cuerdas de carcasas pobre pobre pobre pobre pobre regular
Confort de marcha (índice) 100 102 103 107 104 105
Maniobrabilidad (índice) 100 100 97 92 100 103
Peso de la carcasa (índice) 100 91 105 97 95 103
En los experimentos anteriores, la rigidez a la tracción, la durabilidad de una cuerda de carcasa, el confort de marcha, la maniobrabilidad y el peso de la carcasa se compararon entre los neumáticos de los Ejemplos y Ejemplos Comparativos. Los detalles de la evaluación del experimento se exponen a continuación.
(1) Rigidez a la tracción
Una cuerda de acero embebida en una carcasa (en condiciones tales en que la cuerda de acero estaba cubierta de caucho) se sometió a una prueba de tracción y se obtuvo la relación entre el alargamiento y la carga aplicada que se representa en el gráfico de la Figura 2. El módulo de Young de la cuerda de acero se dedujo de la pendiente de la curva y se obtuvo la rigidez a la tracción según la ecuación (1) descrita anteriormente.
(2) Durabilidad de la cuerda de carcasa
Los neumáticos inflados con una presión interior de 2,0 kgf/mm^{2} se montaron en un automóvil de turismo normal. El automóvil se hizo circular por una pista de pruebas y se le aplicó un esfuerzo lateralmente y, a continuación, se examinaron las roturas en las cuerdas de acero de la carcasa. Si no aparecían cuerdas rotas el resultado de la prueba se calificaba como bueno. Si algunas de las cuerdas aparecían rotas el resultado se calificaba como regular. Si todas las cuerdas estaban rotas el resultado se calificaba como pobre.
(3) Confort de marcha
Los neumáticos inflados con una presión interior de 2,0 kgf/cm^{2} se montaron en un automóvil de turismo normal. Se evaluó el confort de marcha que se expresó por un número basado en la impresión del conductor mientras conducía el coche por una pista de pruebas. El resultado se expresó como un índice basado en el valor obtenido con el Ejemplo Comparativo 1, que se estableció como 100. A mayor valor corresponde mejor confort de marcha.
(4) Maniobrabilidad
Los neumáticos inflados con una presión interior de 2,0 kgf/cm^{2} se montaron en un automóvil de turismo normal. Las maniobrabilidad se evaluó y expresó como un número basándose en la impresión apreciada por el conductor mientras conducía el automóvil por una pista de pruebas. El resultado se expresó como un índice basándose en el valor obtenido por el Ejemplo Comparativo 1, que se estableció en un valor de 100. A mayor valor corresponde mejor maniobrabilidad.
(5) Peso de la carcasa
El peso de las cuerdas de acero embebidas en la carcasa se expresó como un índice basándose en el valor obtenido en el Ejemplo Comparativo 1, que se estableció en el valor 100. A menor valor corresponde un peso más reducido.
Como ponen más claramente de manifiesto los resultados recogidos en las Tablas 1 y 2, los neumáticos de la presente invención de los Ejemplos 1 a 13 mostraron todos ellos una mejor durabilidad que la de los neumáticos del Ejemplo Comparativo 1 y presentaban un confort de marcha y maniobrabilidad que eran iguales o incluso mejores que los del Ejemplo Comparativo 1. Los neumáticos de la presente invención mostraron resultados ventajosos también con respecto a la reducción del peso de los mismos.
La cuerda utilizada en el Ejemplo 1 presentaba la estructura que se ilustra en la Figura 4 que comprende un único filamento dispuesto en forma helicoidal. Las cuerdas utilizadas en los Ejemplos 3 a 5 presentaban unas estructuras en las cuales estaban dispuestos unos filamentos adyacentes con un paso determinado entre ellos. Como ejemplo típico de estas cuerdas, en la Figura 5 se representa la sección transversal de la cuerda utilizada en el Ejemplo 3. La cuerda utilizada en el Ejemplo 8 presentaba una estructura en la cual el filamento del núcleo estaba dispuesto en forma ondulada como se representa en la Figura 6 y en torno al filamento del núcleo se trenzaba una vaina de 6 filamentos. La sección transversal de esta cuerda se ilustra en la Figura 7.
Los neumáticos de los Ejemplos Comparativos 1 a 6 cuyas características se recogen en la Tabla 3 tenían todos ellos una carcasa de una gran rigidez a la tracción y mostraron durabilidad inferior de las cuerdas de carcasa. Particularmente el neumático del Ejemplo Comparativo 3 presentaba una carcasa de una rigidez a la tracción particularmente grande y la maniobrabilidad era inferior a la del Ejemplo Comparativo 1. Además, la resistencia a la tracción del filamento de acero de este neumático era muy pequeña y el peso de la carcasa era mayor que el de la del neumático del Ejemplo Comparativo 1. El neumático del Ejemplo Comparativo 4 presentaba una carcasa de una rigidez a la tracción particularmente grande y una maniobrabilidad inferior a la del Ejemplo Comparativo 1. El neumático del Ejemplo Comparativo 6 presentaba un filamento de acero con una resistencia a la tracción pequeña y el peso de la carcasa del mismo era mayor que la del Ejemplo Comparativo 1.
Como se ha descrito anteriormente, el neumático radial de la presente invención que satisface las condiciones anteriormente mencionados presenta un equilibrio excelente entre la durabilidad de las cuerdas de carcasa, el confort de marcha y la maniobrabilidad y, además, el peso de neumático puede reducirse.
\newpage
En los ejemplos expuestos anteriormente, la rigidez a la tracción de la carcasa disminuía y la durabilidad mejoraba mediante el uso de una cuerda de acero de alta resistencia en cantidades reducidas en la carcasa. Efectos similares pueden obtenerse mediante el uso de una cuerda de menor rigidez a la tracción tal como una cuerda de acero altamente tensada y trenzada con un ángulo mayor.
Resumiendo las ventajas de la presente invención, mediante la aplicación de una cuerda de acero en la carcasa que presente las características expuestas anteriormente, puede proporcionarse un neumático radial que presenta mejores durabilidad y maniobrabilidad que los neumáticos que utilizan fibras orgánicas en la carcasa. Particularmente, puede proporcionarse un neumático radial con menor peso y que presenta excelente confort de marcha, regulando la rigidez a la tracción de la carcasa, la resistencia a la tracción del filamento de acero o el diámetro del filamento de acero dentro de los intervalos prescritos respectivos.

Claims (12)

1. Neumático radial (10), que comprende:
un par de zonas de talón (12), y
una carcasa (14) como componente estructural del neumático, constituida por una lona de cuerdas dispuestas radialmente y que se extiende en forma toroidal entre el par de zonas de talón (12), en el que
la carcasa (14) comprende cuerdas de acero circunferenciales (20), presentando cada una de las cuerdas de acero por lo menos un filamento de acero (18), con una rigidez a la tracción, EL, que satisface la ecuación (1) siguien-
te:
...(1)1300 \leqq EL (kgf/mm^{2}) \leqq 2400
EL = EC x FA/(D x S)
en la que
EC es el módulo de Young de la cuerda de acero (kgf/mm^{2});
FA es la superficie total de la sección del filamento que constituye la cuerda de acero (mm^{2});
D es el diámetro de la cuerda de acero (mm); y
S es el paso entre las cuerdas de acero adyacentes en una parte de corona (mm).
2. Neumático radial según la reivindicación 1, en el que la resistencia a la tracción, TS, del filamento de acero de la cuerda satisface la ecuación (2) siguiente:
...(2)TS (kgf/mm^{2}) \geqq 230 - 148\ log\ d
en la que:
d es el diámetro del filamento de acero (mm); y
log es el logaritmo común.
3. Neumático radial según la reivindicación 2, en el que el diámetro del filamento de acero que constituye la cuerda de acero es de 0,10 a 0,32 mm.
4. Neumático radial según la reivindicación 3, en el que el filamento de acero de la cuerda de acero está conformado en una forma helicoidal para reducir la rigidez a la tracción de la carcasa.
5. Neumático radial según la reivindicación 3, en el que el filamento de acero de la cuerda acero está conformado en una forma ondulada para reducir la rigidez a la tracción de la carcasa.
6. Neumático radial según la reivindicación 3, en el que cada una de las cuerdas de acero comprende un único filamento de acero y el filamento de acero de la cuerda de acero está conformado en una forma helicoidal para reducir la rigidez de la carcasa.
7. Neumático radial según la reivindicación 3, en el que cada una de cuerdas de acero comprende un único filamento de acero y el filamento de acero de la cuerda de acero está conformado en una forma ondulada para reducir la rigidez a la tracción de la carcasa.
8. Neumático radial según la reivindicación 4, en el que cada una de las cuerdas de acero comprende por lo menos dos filamentos de acero, presentando cada una de las cuerdas de acero una estructura trenzada abierta en la que los filamentos de acero adyacentes presentan una holgura entre los mismos.
9. Neumático radial según la reivindicación 5, en el que cada una de las cuerdas de acero comprende por lo menos dos filamentos de acero, presentando cada una de las cuerdas de acero una estructura trenzada abierta en la que los filamentos de acero adyacentes presentan una holgura entre los mismos.
10. Neumático radial según la reivindicación 4, en el que cada una de las cuerdas de acero comprende por lo menos dos filamentos de acero trenzados entre sí, presentando el trenzado un paso, estando conformado cada uno de los filamento de acero en una forma seleccionada de entre el grupo constituido por: una forma helicoidal y una forma ondulada, presentando cada una de las formas un paso menor que el paso del trenzado.
11. Neumático radial según la reivindicación 5, en el que cada una de las cuerdas de acero comprende por lo menos dos filamentos de acero trenzados entre sí, presentando el trenzado un paso, estando conformado cada uno de los filamentos de acero en una forma seleccionada de entre el grupo constituido por: una forma helicoidal y una forma ondulada, presentando cada una de las formas un paso menor que el paso del trenzado.
12. Neumático radial según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende además:
un cinturón (16) dispuesto en la carcasa en el lado exterior de la carcasa en dirección radial del neumático,
en el que la rigidez a la tracción de la carcasa se establece de manera que, cuando el neumático se infla, el esfuerzo de tracción en dirección transversal exterior del neumático actúa sobre la carcasa y la carcasa se extiende suficientemente hacia un lado exterior en dirección transversal del neumático, de tal manera que cuando el vehículo gira, dando lugar a la aplicación del esfuerzo de tracción sobre el cinturón en dirección circunferencial del neumático y una fuerza de empuje de compresión sobre el cinturón hacia el lado interior del cinturón en dirección transversal del neumático, el esfuerzo de tracción hacia el lado exterior en dirección transversal del neumático es suficiente para aliviar la fuerza de empuje de compresión sobre el cinturón.
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