ES2299964T3

ES2299964T3 - Metodo y aparato de fabricacion tira por tira de un bandaje de neumatico u otra capa de refuerzo.

Info

Publication number: ES2299964T3
Application number: ES05109966T
Authority: ES
Inventors: Albert James Yovichin; Andres Ignacio Delgado; Mary Beth Dombrosky; Mark Anthony Sieverding
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2008-06-01
Anticipated expiration: 2025-10-25
Also published as: US7344614B2; DE602005004351T2; DE602005004351D1; CN100519159C; EP1652658B1; JP2006130920A; US20060090831A1; JP4690860B2; EP1652658A1; CN1769038A; BRPI0504335A

Abstract

Método de aplicación de un bandaje (28) u otra capa de refuerzo tira por tira, método comprendiendo las etapas de: a) calcular un espacio final en base a un ancho de tira nominal, al tamaño de la carcasa y al cálculo final deseado; b) calcular un espacio distribuido (62) requerido para distribuir el espacio final calculado esencialmente igual entre cada tira (34); y c) aplicar el bandaje (28) o la otra capa de refuerzo tira por tira con cada tira estando separada de una tira adyacente por la separación del espacio distribuido (62).

Description

Método y aparato de fabricación tira por tira de un bandaje de neumático u otra capa de refuerzo.

Campo de la invención

La invención se refiere generalmente a un método de fabricación de un componente estructural de banda de rodadura de neumático y más específicamente, a un método de fabricación de bandas de rodadura y a un aparato en un sistema de fabricación de neumático flexible.

Antecedentes de la invención

Un neumático de vehículo comprende normalmente una carcasa radial, una banda de rodadura, y un bandaje o correa de refuerzo de la banda de rodadura dispuesta entre la carcasa y la banda de rodadura. El componente del bandaje según técnicas convencionales es construido a través de la región de la banda de rodadura como un único componente como una hoja aplicada por unidades o una serie de tiras superpuestas que se extienden en la dirección periférica del neumático. La anchura del solapado entre tiras adyacentes puede ser seleccionada a través de la anchura del neumático para modificar las características del bandaje o para ajustar las tiras que se superponen del bandaje de tal modo que la anchura acumulada de las tiras cubra la anchura de la región del bandaje requerida debajo de la banda de rodadura. Las variaciones del ancho del neumático pueden requerir bandajes de anchuras diferentes o la superposición de este tipo de bandajes en una extensión superior o inferior. La patente US-B- 5,213,642 es representativa de tal procedimiento.

Aunque tenga un buen funcionamiento y una aplicación comercial, la técnica de construcción de un bandaje sobre una carcasa mediante la aplicación en superposición una por una de las tiras del bandaje, presenta inconvenientes importantes. Las partes en superposición de las tiras adyacentes del bandaje representan una mayor pérdida del material y a menudo pérdidas inútiles, añadidas al coste de producción. Además, es preferible que la capa del bandaje comprenda una única capa aplicada en forma de tiras no superpuestas para aumentar la uniformidad y la consistencia de construcción del neumático a través de la anchura radial del neumático. No obstante, la mera aplicación de tiras como las que se han propuesto en US-B- 5,213,642 de borde a borde a través de la región de la banda de rodadura en lugar de una construcción superpuesta produce un nuevo conjunto de dificultades y puede implicar asimismo una pérdida de material. Por ejemplo, un neumático típico para turismos puede requerir de 20 a 60 tiras. Mediante la aplicación de las bandas en un ángulo de borde a borde, con cero espacio libre, la configuración requerirá un corte de la tira 21ª o 61ª para llenar un espacio final. La destrucción de una tira del bandaje para llenar un espacio restante en cada neumático produce en un nivel inaceptable, desechos y costes elevados de producción.

De manera alternativa se podrían utilizar tiras de una anchura precisa y prevista para cubrir exactamente la región prevista en una capa no superpuesta de borde a borde para que no quede ningún espacio. Aunque teóricamente resulte posible, tal procedimiento requerirá una producción cara y un inventario de tiras de varias anchuras para adaptarse a neumáticos de varios tamaños. No sólo aumentaría el coste de inventario y el equipamiento de producción, sino que el tiempo de cambio requerido para las tiras de transición de una anchura exterior y las tiras de una segunda anchura interior para neumáticos de varios tamaños complicará de manera indeseable el proceso de fabricación y añadirá costes a cada neumático.

Por consiguiente, sigue existiendo una necesidad de obtener un proceso de fabricación y de construcción de un bandaje con el que se realice la construcción de un bandaje en una carcasa de neumático con una configuración no superpuesta en una carcasa con una tira cada vez. Tal proceso debería eliminar o reducir en un nivel aceptable el espacio restante al finalizar la formación del bandaje. Además, el proceso y método deberían reducir los costes de equipamiento y la zona de equipamiento, reduciendo así los costes de ocupación del suelo y la mano de obra. El proceso debería reducir el tiempo extra para el cambio de una disposición a otra y permitir la producción de correas para neumáticos de varios tamaños sin necesitar rollos de componente individuales de tiras de distinto ancho, ángulo y calibre.

Se analizan varios métodos de producción de una carcasa de neumático en EP-A 1 145 835, US-A 2003/0051794, WO A 00/38906 o EP-A 0 492 918.

Resumen de la invención

La invención se refiere a un método para la aplicación de un bandaje para neumático u otra capa de refuerzo según la reivindicación 1 y a un aparato según la reivindicación 7.

Las formas de realización particulares de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes respectivas.

En un aspecto, cada tira es aplicada al exterior de la carcasa en un ángulo predesignado a la línea central axial del neumático. Se puede usar una cabeza de aplicación para formar el paso deseado o la carcasa puede ser hecha girar mientras que el aplicador fija cada tira, o se puede emplear una combinación de ambas. Para reducir el espacio encontrado al final del procedimiento a una anchura aceptable, según un aspecto de la invención el espacio final es precalculado en base al diámetro nominal de las tiras y al tamaño de la carcasa (neumático) donde las tiras deben ser colocadas. El espacio final es distribuido entre cada tira en el proceso de aplicación de las tiras sobre la carcasa, impartiendo un patrón uniforme de las tiras repartido alrededor del neumático con un espacio uniforme distribuido entre las tiras adyacentes. Según otro aspecto de la invención, se pueden usar tiras de un tamaño común en la construcción de neumáticos de distintos tamaños calculando el espacio final respectivo previsto para cada tamaño de neumático en base a la anchura de las tiras; calculando la anchura de espacio distribuido requerida para distribuir el espacio final uniformemente entre cada tira durante el proceso de aplicación de las tiras sobre la carcasa; y aplicando las tiras sobre la carcasa en una distancia de separación esencialmente equivalente al valor del espacio distribuido calculado. El espacio final es eliminado y distribuido regularmente en una serie de espacios distribuidos de anchura aceptable.

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Definiciones

Los términos siguientes pueden ser usados a lo largo de las descripciones presentadas aquí y deben aportar generalmente el significado siguiente a menos que se diga lo contrario o que se hayan establecido otras descripciones expuestas en la presente.

"Axial" y "axialmente" indican líneas o direcciones que son paralelas al eje de rotación del neumático.

"Estructura de Correa", "Estructura de Bandaje", o "Correas de Refuerzo" indican al menos dos capas anulares o capas de cuerdas paralelas, tejidas o no tejidas subyacentes a la banda de rodadura, no fijadas al talón, y las dos con ángulos de cuerda izquierdo y derecho con respecto al plano ecuatorial del neumático.

"Carcasa" indica la estructura de neumático separada de la estructura de correa, banda de rodadura, base de la banda de rodadura, y caucho de las paredes laterales sobre las capas, pero incluyendo los talones.

"Circunferencial" indica líneas o direcciones que se extienden a lo largo del perímetro de la superficie de la banda de rodadura anular perpendicular a la dirección axial.

"Plano Ecuatorial (EP)" indica el plano perpendicular al eje de rotación de neumático y pasando a través del centro de su banda de rodadura.

"Radial" y "radialmente" indican direcciones orientadas radialmente hacia o fuera del eje de rotación del neumático.

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Breve descripción de los dibujos

La invención será descrita como ejemplo en referencia a los dibujos anexos en los que:

La Fig. 1 es una vista en perspectiva de una carcasa de neumático de técnica anterior sobre la cual una serie de tiras del bandaje superpuestas son aplicadas por una cabeza de aplicación;

La Fig. 2 es una vista transversal a través de la carcasa tomada a la largo de la línea 2-2 de la Fig. 1.

La Fig. 3 es una vista en perspectiva de una cabeza de aplicación para distribuir una serie de tiras del bandaje sobre una carcasa de neumático;

La Fig. 4 es una vista en perspectiva de un neumático con un patrón representativo de tiras del bandaje aplicadas según la invención;

La Fig. 5 es una vista en perspectiva lateral de una carcasa de neumático mostrada parcialmente en sección e ilustrando envoltorios de bandaje en superposición aplicados sobre una superficie de carcasa externa; y

La Fig. 6 es una vista en sección transversal a través de un neumático final que muestra espacios distribuidos uniformemente entre tiras del bandaje alrededor del neumático.

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Descripción detallada de la invención

Aunque la invención no se limite a cualquier tipo de neumáticos particular, un ejemplo de neumático de pliegue radial 10 está mostrado en la Fig. 6 como ilustración. En referencia a la Figura 6, aparece una vista en sección transversal de un neumático desmontado, polimerizado 10 realizado según la presente invención. El neumático 10 está provisto con una porción de banda de rodadura en contacto con el suelo 12, que se termina en las partes de soporte 14 en los bordes laterales de la banda de rodadura. Axialmente, unas partes de pared lateral externas 16 se extienden desde las partes de soporte 12 y terminan en la parte del talón 18, parte del talón que posee un elemento de tensión inextensible anular o núcleo del talón 20. El neumático 10 está provisto además de una estructura de refuerzo de carcasa 22 que se extiende desde los elementos de tensión 20 a través de las porciones de pared lateral 16 y las porciones de banda de rodadura 14. Las extremidades vueltas 24 de la estructura de refuerzo de carcasa 22 están envueltas alrededor de los elementos de tensión 20. Como se ilustra, la porción de talón 18 tiene un refuerzo de la punta envuelto alrededor de la estructura de refuerzo de carcasa 22 y del elemento de tensión 20. El neumático 10 puede incluir un revestimiento interno de goma convencional 26 formando la superficie periférica interna del neumático 10 cuando el neumático debe ser del tipo sin cámara.

Dispuesta circunferencialmente alrededor de la superficie radial externa de la estructura de refuerzo de carcasa 22, debajo de la porción de banda de rodadura 12, se encuentra una capa o estructura de bandaje 28. Por ejemplo, la estructura de bandaje 28 puede comprender unas primera y segunda capas intermedias de bandaje 30, 32 como se representa en la Fig. 5, cada una formada como capas de correa individuales cortadas y las cuerdas de las capas de correa están orientadas en un ángulo que varía entre 20° y 60° con respecto al plano ecuatorial del neumático. Las cuerdas de las capas vecinas 30, 32 están dispuestas en direcciones opuestas con respecto al plano ecuatorial EP del neumático. No obstante, la estructura del bandaje 28 puede comprender cualquier número de capas de correa de cualquier configuración deseada y las cuerdas pueden estar dispuestas en cualquier ángulo deseado.

En referencia a las Fig. 1 y 2, se ha ilustrado un método de la técnica anterior de construcción de una estructura de bandaje de refuerzo a partir de una pluralidad de tiras 34. Cada tira está formada con cuerdas de refuerzo 36 que se extienden longitudinalmente y cada tira está formada para proporcionar una junta superpuesta escalonada 38 a lo largo de los bordes opuestos 40. Las tiras 34 son distribuidas sobre un tambor giratorio 42 por medio de una cabeza de aplicación 44 que se desplaza alternativamente a través de la superficie externa del tambor a medida que el tambor gira de manera sincrónica. Según se va aplicando cada tira sobre el tambor, ésta es posicionada por la cabeza 44 borde a borde con una tira adyacente, las juntas de las tiras 38 superponiéndose para formar la totalidad de la estructura del bandaje 28. El ángulo de la estructura del bandaje 28 con respecto al tambor giratorio 42 puede ser variado para diseñar especificaciones correspondientes a la práctica convencional.

Aunque el aparato y método incorporado en las Figs. 1 y 2, representativos de la técnica anterior, son funcionalmente adecuados, se apreciará fácilmente que el ancho de las tiras 34 extendidas de borde a borde implicará un espacio final al final de la construcción del bandaje. Para rellenar el espacio final, será necesario ajustar el tamaño y cortar una tira final 34, dejando el resto de la tira como desecho. El coste de tales desechos en una base de neumático es inaceptable. De forma alternativa, el tamaño del ancho de cada tira 34 puede ser tal que recubra el tambor 42 en un número par. No obstante, una tira de este tamaño puede ser utilizada en la producción de envoltorios de bandajes para neumáticos de otros tamaños sin que exista el mismo problema de espacio final. El inventario de tiras de ancho específico a cada tamaño de neumático añade costes de producción y requiere una sustitución de tiras de bandajes de varios anchos para neumáticos de tamaños diferentes. La inflexibilidad en el sistema de fabricación supone retrasos consecuentes debido al cambio de tira de bandaje además de añadir costes inaceptables.

La estructura de bandaje de refuerzo 28, según la invención, está construida a partir de una pluralidad de tiras 34 compuestas por cuerdas de refuerzo formadas a partir de cualquier material conocido, conocido en la técnica de realización de cuerdas de refuerzo de bandaje. Tales materiales incluyen pero no se limitan a acero, aramida, o nailon. Las tiras 34 como se puede ver mejor en las Figs. 4 y 5 están destinadas a tener una anchura generalmente estandarizada, adecuada para disponer en capas una estructura de bandaje en neumáticos de varios tamaños. Las tiras son dispuestas juntas para formar un capa de tiras separadas. Cada tira 34 puede, aunque no necesariamente, ser configurada para proporcionar una pluralidad de cuerdas 36 extendiéndose longitudinalmente y las tiras 34 pueden ser configuradas en una capa que puede ser, aunque no necesariamente, angular con respecto al plano ecuatorial del neumático como se muestra en la Fig. 4. Las tiras pueden ser ensambladas en un tambor como se muestra en la Fig. 1 o ser ensambladas directamente en una capa de carcasa durante la formación del neumático.

La Fig. 3 ilustra un aparato de refuerzo de bandaje comprendiendo un brazo aplicador 46 que se desplaza de forma pivotante tal como indica la flecha 48 con respecto a una carcasa de neumático en rotación 50. El aparato representado en las Figs. 3 y 5 está destinado a ser esquemático y representativo de un método de disposición sobre un bandaje de refuerzo construido según la invención. Se entiende que otros medios para la disposición sobre tal construcción de bandaje forman parte del campo de la invención. La carcasa 50 recibe el refuerzo de bandaje directamente en el método mostrado en las Figs. 3 y 5. Será evidente para los expertos en la técnica que el envoltorio del bandaje puede ser fijado a un tambor si se desea, y ser aplicado posteriormente sobre un carcasa si se prefiere.

El brazo del aparato 48 incluye también una cabeza 54 que es provista de un material de refuerzo para bandaje. El material de bandaje es aplicado o suministrado y cortado desde la cabeza 54 sobre una carcasa rotativa en una manera programada para disponer las tiras 34 tal como se muestra. El brazo 48 incluye una articulación 60 en la extremidad de base y una articulación 58 cerca de la cabeza 54 para facilitar el movimiento de la cabeza 54 a lo largo de la carcasa 50. Como se muestra, unas tiras 34 son aplicadas en un ángulo prescrito con respecto al plano ecuatorial de la carcasa de neumático 50 tal como se conoce en la técnica. El aparato 52 sirve para soportar y girar la carcasa de neumático 50 de manera sincronizada con la aplicación de tiras 34 en una forma semilíquida por medio de la cabeza de aparato 54.

En referencia a las Figs. 4 y 5, la invención expuesta permite el uso de tiras 34 de un ancho estandarizado para la creación de un bandaje de neumático para neumáticos de varios tamaños. La tira de bandaje es aplicada sobre la carcasa de neumático, una tira estrecha cada vez en un ángulo predesignado. La cabeza de aplicación puede ser trasladada para producir el recorrido deseado o el tambor puede ser hecho rotar y la cabeza de aplicación fija la banda, o se puede emplear una combinación de ambos. Para cada tamaño de neumático se hace un cálculo de preaplicación de un espacio final residual en base al ancho de la tira de bandaje y al área circunferencial que debe ser recubierta. El espacio final residual encontrado por la última tira es posteriormente reducido a un ancho de espacio distribuido 62 como se muestra en las Figs. 4 y 5. El ancho de espacio distribuido 62 es el espacio distribuido entre cada tira 34 de modo que el recubrimiento del bandaje sea uniforme y con un patrón uniforme alrededor del neumático. El espacio distribuido 62 es preferiblemente esencialmente uniforme entre cada tira 34 pero el espacio 62 puede variar ligeramente entre cada tira siempre que el ancho del espacio distribuido no sea bastante grande para comprometer el rendimiento del bandaje en un grado inaceptable.

Cuando un neumático de tamaño diferente debe ser producido, las mismas tiras pueden ser empleadas, ahorrando tiempo de cambio. El espacio final es recalculado para determinar el tamaño del nuevo neumático y se determina el ancho del espacio distribuido en base al espacio final calculado. El ancho del espacio distribuido puede diferir de un tamaño de neumático a otro tamaño de neumático en una cantidad nominal sin perjudicar el rendimiento del bandaje en un nivel inaceptable. La aplicación del bandaje en forma de tira en lugar de hoja sobre la carcasa de neumático, proporciona mucha flexibilidad en neumáticos de tamaños diferentes, ángulos de correa, etc. El exceso de tiempo para el cambio de una disposición a otra se reduce y permite la producción de correas por pedido en vez de requerir rollos de componente individuales para cada ancho, ángulo, tamaño de neumático, y calibre. Como resultado, los costes de equipamiento son reducidos y el espacio requerido por el equipamiento más pequeño, reduciendo así los costes de ocupación del suelo y la mano de obra que en el caso contrario era requerida para gestionar una estación de formación de componentes.

Las tiras de bandaje pueden ser producidas en el equipamiento de construcción de neumáticos (o fabricado a distancia si se desea). Preferiblemente, cada tira tendrá un número de hilos prediseñado (EPI). Los neumáticos de tamaños diferentes requerirán más o menos tiras para rodear el neumático entero. Por ejemplo, un neumático de turismo típico puede requerir 20 a 60 tiras. Si fueran necesarias 20,6 tiras o 60,3 tiras para cubrir el neumático entero, se requeriría un aplicador para reducir la anchura de la última tira para rodear completamente el exterior de la carcasa y no tener ningún espacio libre entre las tiras. Esto implicaría cortar la 21ª a la 61ª tira para rellenar el espacio final. El resultado produciría desechos en un nivel inaceptable y tendría un coste desorbitado. Con el uso de la invención expuesta, el espacio final que la última tira parcial ocuparía es distribuido entre cada tira. El espacio distribuido máximo es preferiblemente inferior a un cálculo final, adecuadamente dentro de límites aceptables. Con la invención expuesta, en consecuencia, para el caso de 20,6 tiras, sólo se usarán 20 tiras y la tira de 15,24 mm (0,6 pulgadas) será distribuida entre las 20 tiras, proporcionando un espacio de 0,762 mm (0,03 pulgadas) entre las tiras que, para un código de 24 EPI, es equivalente a un espacio de cuerda de 0,72. Para el ejemplo de 60,3 tiras, se distribuirá la tira de 7,62 mm (0,3 pulgadas) entre las 60 tiras, produciendo un espacio de 0,127 mm (0,005 pulgadas) entre las tiras que, para un código de 24 EPI, es equivalente a un espacio de cuerda de 0,01. Para cálculos finales inferiores, el espacio distribuido será incluso inferior.

El método de aplicación de un bandaje u otra capa de refuerzo sobre una carcasa tira por tira, en consecuencia, comprende las etapas de calcular un espacio final en base a un ancho de tira nominal, el tamaño de la carcasa, y el cálculo final deseado; calcular un espacio distribuido requerido para distribuir el espacio final calculado esencialmente de forma igual entre cada tira; y aplicar el bandaje tira por tira con cada tira separada de una tira adyacente por la separación del espacio distribuido. Un neumático formado por el proceso así descrito será fabricado con un coste efectivo y de manera eficaz sin comprometer el criterio de rendimiento aceptable de la capa de bandaje.

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Referencias citadas en la descripción

Esta lista de referencias citada por el solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la información del lector. No forma parte del documento de patente europea. La misma ha sido confeccionada con la mayor diligencia; la OEP sin embargo no asume responsabilidad alguna por eventuales errores u omisiones.

Documentos de patente citados en la descripción

- US 5213642 B [0002] [0003]: - WO 0038906 A [0006]

- EP 1145835 A [0006]: - EP 0492918 A [0006]

- US 20030051794 A [0006]

Claims

1. Método de aplicación de un bandaje (28) u otra capa de refuerzo tira por tira, método comprendiendo las etapas de:

a): calcular un espacio final en base a un ancho de tira nominal, al tamaño de la carcasa y al cálculo final deseado;

b): calcular un espacio distribuido (62) requerido para distribuir el espacio final calculado esencialmente igual entre cada tira (34); y

c): aplicar el bandaje (28) o la otra capa de refuerzo tira por tira con cada tira estando separada de una tira adyacente por la separación del espacio distribuido (62).

2. Método según la reivindicación 1, donde las tiras (34) son aplicadas sobre una carcasa de neumático.

3. Método según la reivindicación 2, donde las tiras son aplicadas en un ángulo con respecto a un plano ecuatorial de la carcasa de neumático.

4. Método según la reivindicación 1, donde las tiras (34) son aplicadas sobre un tambor (42).

5. Método según la reivindicación 4, donde las tiras (34) son aplicadas en un ángulo con respecto a un plano ecuatorial (EP) del tambor (42).

6. Método según al menos una de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo también la fase de usar las tiras (34) en la aplicación de bandaje de neumático (28) de un neumático de distintas dimensiones caracterizado por:

d): recalcular un espacio terminal en base a un ancho de tira nominal, al tamaño de la carcasa y al cálculo final deseado para el neumático de distintas dimensiones;

e): recalcular un espacio distribuido requerido para distribuir el espacio final calculado esencialmente de forma igual entre cada tira para el neumático de distintas dimensiones; y

f): aplicar el bandaje tira por tira con cada tira separada de una tira adyacente por la distancia del espacio distribuido recalculado.

7. Aparato para fabricar un bandaje (28) u otra capa de refuerzo en un neumático tira por tira, el aparato comprendiendo:

a): medios para calcular un espacio final en base a un ancho de tira nominal, al tamaño de la carcasa de neumático, y al cálculo final deseado;

b): medios para calcular un espacio distribuido requerido para distribuir el espacio final calculado esencialmente entre cada tira; y

c): un medio para aplicar el bandaje tira por tira con cada tira separada de una tira adyacente por la distancia del espacio distribuido.

8. Aparato según la reivindicación 7, donde las tiras (34) son aplicadas sobre una carcasa de neumático.

9. Aparato según la reivindicación 7, donde las tiras (34) son aplicadas en un ángulo con respecto a un plano ecuatorial (EP) de la carcasa de neumático.

10. Uso del método según al menos una de las reivindicaciones 1-6 en la construcción de un neumático.