ES2314297T3 - Neumatico con estructura de talon reforzada. - Google Patents
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Abstract
Neumático (10; 30; 50; 60), que comprende: - un par de elementos de refuerzo anulares axialmente separados (14; 33); - una estructura de carcasa (11; 31) que comprende al menos una tela de carcasa (12, 13; 32; 51, 52) que se extiende entre dichos elementos de refuerzo anulares (14; 33) y que está fijada en porciones de extremo axialmente opuestas (32a) a un respectivo de dichos elementos de refuerzo anulares (14; 33), estando cada porción de extremo axial (32a) enrollada alrededor de dichos elementos de refuerzo anulares (14; 33); - un par de rellenos de talón (16; 34), estando cada uno de dichos rellenos de talón (16; 34) ubicado radialmente fuera del elemento de refuerzo anular respectivo (14; 33); - al menos un tejido (17; 40) que envuelve al menos parcialmente el elemento de refuerzo anular (14; 33) y el relleno del talón (16; 34), comprendiendo dicho tejido (17; 40) una pluralidad de elementos de refuerzo alargados substancialmente paralelos entre sí; - una banda de rodadura (18; 39) que se extiende circunferencialmente alrededor de estructura de carcasa (11; 31); - una estructura de cintura (20; 36) situada circunferencialmente entre dicha estructura de carcasa (11; 31) y dicha banda de rodadura (18; 39); y - al menos un par de flancos (19; 38) aplicados a dicha estructura de carcasa (11; 31) en posiciones axialmente opuestas, caracterizado por el hecho de que dichos elementos de refuerzo alargados del tejido son cables metálicos que comprenden una pluralidad de elementos filiformes, siendo al menos uno de los elementos filiformes un elemento metálico filiforme preformado (200) con un diámetro de entre 0,05 a 0,25 mm.
Description
Neumático con estructura de talón reforzada.
La presente invención se refiere a un neumático
adecuado para ser utilizado en vehículos de cuatro ruedas y de dos
ruedas.
En particular, la presente invención se refiere
a neumáticos de alto rendimiento, como por ejemplo, neumáticos
diseñados para automóviles de alta potencia, más generalmente,
neumáticos destinados a aplicaciones que implican velocidades de
funcionamiento altas (p. ej., superiores a 200 km/h) y/o condiciones
de conducción extremas.
Más detalladamente, la presente invención hace
referencia a neumáticos "HP" (alto rendimiento) o "UHP"
(rendi-
miento ultra alto) así como a neumáticos adecuados para ser utilizados en concursos deportivos como circuitos y ralis.
miento ultra alto) así como a neumáticos adecuados para ser utilizados en concursos deportivos como circuitos y ralis.
Además, la presente invención se refiere a
neumáticos para ser utilizados en Vehículos Deportivos Utilitarios
(SUV, por sus siglas en ingles) que combinan las características de
comodidad y habitabilidad típicas de una furgoneta de alto
rendimiento (especialmente en términos de pares de torsión altos y
altas velocidades) típicos de automóviles de alta potencia.
La presente invención también se refiere a
neumáticos para vehículos de dos ruedas, especialmente en el caso
de aplicaciones para carreras o motocicletas de alta potencia.
Mas en particular, la presente invención se
refiere a una estructura de tejido mejorada para ser utilizada en
el área del talón de neumáticos para vehículos de dos y cuatro
ruedas.
Un neumático comprende generalmente: una
estructura de carcasa que incluye al menos una tela de carcasa, los
extremos de la cual están plegados o sujetados a dos elementos de
refuerzo anulares, p. ej., los denominados "núcleos del
talón"; una banda de rodadura; una estructura de cintura colocada
entre la estructura de carcasa y la banda de rodadura y un par de
flancos fijados a dicha estructura de la carcasa en direcciones
axialmente opuestas.
La porción de neumático que comprende el núcleo
de talón se conoce como "talón" y realiza la función de fijar
el neumático a una llanta respectiva.
Generalmente, en una posición radialmente
externa a dicho núcleo de talón, el talón incluye una banda de
caucho, denominada convencionalmente "relleno del talón" o
"vértice del talón", que tiene una sección substancialmente
transversal y se extiende radialmente hacia el exterior desde el
núcleo de talón respectivo.
Los neumáticos de alto rendimiento y de
rendimiento ultra alto, así como los neumáticos para automóviles de
carreras deportivas, están generalmente provistos de flancos rígidos
para resistir el empuje lateral relevante que se produce, por
ejemplo, durante maniobras de viraje a alta velocidad, p. ej.,
mientras se conduce al límite de adherencia.
Una solución técnica que se puede utilizar para
mejorar la rigidez del flanco del neumático consiste en aumentar el
área del talón incrementando la altura del talón, p. ej., la
extensión del talón a lo largo del flanco del neumático.
Sin embargo, dicha solución no proporciona al
flanco del neumático el grado de rigidez necesario para las
aplicaciones mencionadas anteriormente, ya que la rigidez obtenida
de dicho talón se debe principalmente a las propiedades mecánicas
de la composición del caucho del relleno del talón.
Además, un aumento excesivo de la altura del
talón afecta negativamente a la comodidad de la conducción,
convirtiendo, por tanto, el neumático en particularmente inapropiado
para las aplicaciones HP o UHP.
Además, en el caso de que un neumático esté
provisto de un talón alto (por ejemplo, de un talón que se extiende
de forma marcada a lo largo del flanco del neumático), las tensiones
que se originan en el interior del neumático no se pueden modular
satisfactoriamente a lo largo del perfil del mismo. En consecuencia,
puede aparecer una concentración de tensión en zonas no deseadas de
la zona del talón que provocan la formación de desprendimientos
entre la tela de carcasa y el relleno del talón.
Una solución técnica utilizada tradicionalmente
para mejorar la rigidez del flanco del neumático sin incurrir en
las desventajas mencionadas anteriormente consiste en proporcionar
al talón del neumático un capa de refuerzo conocida generalmente
como "tejido".
El tejido es una capa de refuerzo que está
enrollada alrededor del núcleo de talón respectivo para que lo
envuelva al menos parcialmente, estando dicha capa de refuerzo
dispuesta entre la tela de carcasa y el conjunto núcleo/relleno del
talón. Usualmente, el tejido está en contacto con dicha tela de
carcasa y el conjunto del talón.
El tejido consiste en una pluralidad de
elementos de refuerzo alargados que están incorporados en una
matriz elastomérica, estando dichos elementos de refuerzo hechos de
materiales textiles (p. ej., aramida o ryon) o materiales metálicos
(p. ej., cable de acero).
Además, durante el funcionamiento del neumático,
el área del talón experimenta flexiones cíclicas que dan lugar a la
acumulación de calor que puede provocar la separación de los
componentes mutualmente adyacentes presentes en esta área, en
concreto de los extremos de la capa de la carcasa de los elementos
estructurales adyacentes del neumático.
Al proporcionar al talón del neumático un
tejido, la acumulación de calor mencionada anteriormente se puede
reducir de forma ventajosa y se puede conceder una estabilidad
térmica al talón del neumático. Esto ocurre principalmente por el
hecho de que cualquier movimiento relativo en el área del talón está
limitado por la presencia del tejido, que también realiza la
función de un elemento de contención del talón.
El documento US 2003/0034108 describe un
neumático que comprende un refuerzo de corona al que pasa por
encima una banda de rodadura, estando dicha banda de rodadura unida
mediante dos flancos a dos talones, entre los que se extiende al
menos una tela de refuerzo de la carcasa, fijada en el interior de
cada talón enrollándola alrededor de un elemento anular, cuya
resistencia a la tracción es menor que la resistencia a la tracción
de un núcleo de talón de un neumático convencional de la misma
dimensión, y un conjunto de al menos dos capas de refuerzo del
talón que están dispuestas en contacto con el elemento anular y
están compuestas de elementos de refuerzo paralelos entre sí en
cada capa y están cruzados de una capa a la siguiente, formando un
ángulo \alpha que satisface la relación 0º< \alpha \leq
15º. Según dicho documento, el elemento anular tiene una
resistencia a la tracción de entre 3 y 5 veces la tensión impartida
al refuerzo de la carcasa por la presión de hinchado recomendada, y
la elongación en la ruptura del mismo es de entre el 2 y el 6%,
teniendo todas las capas de refuerzo del talón una resistencia a la
tracción de entre 0,5 y 1 vez la resistencia a la tracción del
elemento anular, y siendo el total de las fuerzas de tensión del
elemento anular y el conjunto de las capas de refuerzo entre 6 y 8
veces la tensión impartida al refuerzo del carcasa. Según dicho
documento, las capas de refuerzo del talón están formadas de cables
de poliamida aromática.
El documento US 2001/0018941 presenta un
neumático, en concreto un neumático de un vehículo pesado, de
altura H en su llanta, que comprende al menos un refuerzo de carcasa
radial, formado de al menos una capa de elementos de refuerzo
inextensibles y fijado en cada talón a un núcleo de talón para
formar un reborde, el extremo del cual está situado a una distancia
radial HRNC de la base D del núcleo de talón. Cada talón está
reforzado por al menos dos armaduras de refuerzo adicionales: a) al
menos una primera armadura que está formada de elementos de
refuerzo metálico radial, y b) a menos una segunda armadura que está
formada de elementos metálicos que forman, con la dirección
circunferencial un ángulo de 0º \leq \alpha \geq 45º. Visto en
sección media, la primera armadura de refuerzo está formada de al
menos una tela de elementos inextensibles que está enrollada
alrededor del núcleo de talón de anclaje del refuerzo de la carcasa
en el interior de dicho refuerzo de la carcasa para formar dos
cordones. El cordón axialmente interno, que se encuentra entre el
extremo radialmente inferior A de su borde radialmente superior
adyacente al refuerzo de la carcasa y su punto de tangencia T al
núcleo de talón de anclaje, sigue un trazo rectilíneo AT, mencionado
como "recorrido más corto", y su extremo radialmente superior
está radialmente localizado a una distancia HLI de la base D del
núcleo de talón de entre 0,216 y 0,432 veces la altura H. El cordón
axialmente exterior, que está situado axialmente en el interior del
reborde del refuerzo del carcasa, tiene su extremo radialmente
superior más cerca del eje de rotación que el extremo de la capa
del refuerzo de la carcasa y la distancia HLE entre dicho extremo
de la base D del núcleo de talón es entre 0,2 y 0,8 veces la altura
HRNC de la capa del refuerzo de la carcasa. La segunda armadura de
elementos que está inclinada respecto a la dirección radial y no
está enrollada alrededor del núcleo de talón de anclaje y está
dispuesta axialmente en el exterior del reborde del refuerzo de la
carcasa. Los elementos de refuerzo metálicos de dicha primera y
segunda armaduras están formados de cables o cuerdas de metal
radial.
El documento US 4.319.621 describe un neumático
que muestra las características del preámbulo de la reivindicación
1.
El solicitante ha percibido que, en aplicaciones
de alta velocidad y carreras deportivas, existe la necesidad de que
un neumático que sea capaz de resistir las tensiones relevantes -en
particular las tensiones laterales- originadas por las altas
velocidades y/o condiciones de conducción extremas, como las
maniobras severas realizadas típicamente en circuitos o ralis.
En particular, el solicitante ha percibido la
necesidad de un neumático que esté provisto de un talón reforzado
adecuado para asegurar la fuerza estructural deseada y necesaria
para las aplicaciones mencionadas anteriormente sin afectar
negativamente al manejo del neumático.
Además, el solicitante se ha dado cuenta de que
cualquier cambio estructural en el área del talón del neumático,
para reducir la resistencia de rodadura del neumático mediante la
reducción de tensiones y tracciones en dicha área, generalmente
aumentan la rigidez de la estructura del talón y, al mismo tiempo,
provocan que las características de comodidad del manejo disminuyan
considerablemente.
Por tanto, los esfuerzos del solicitante se han
centrado en modificar al área del talón del neumático, y en
particular el tejido, con el objetivo de contener la tensión
estructural deseada mencionada anteriormente junto con un grado de
flexibilidad que garantiza las características de un confort de
manejo y conducción.
El solicitante ha encontrado que dichos
resultados se pueden conseguir proporcionando al talón del
neumático un tejido, cuyos elementos de refuerzo alargados son
metálicos y comprenden elementos filiformes preformados de diámetro
reducido de entre 0,05 y 0,25 mm.
Según la presente invención, cada elemento de
refuerzo alargado del tejido es un cable metálico que comprende una
pluralidad (es decir, dos como mínimo) de elementos filiformes,
estando al menos uno de dichos elementos filiformes preformado.
En la presente invención el término "elemento
de refuerzo preformada alargado" se utilizada para indicar un
elemento de refuerzo que comprende al menos un elemento filiforme
preformado.
El solicitante ha encontrado que se otorgan
propiedades de resistencia mecánica alta al tejido mediante la
presencia de elementos de refuerzo metálicos, mientras que las
características de flexibilidad elevada se obtienen mediante la
preformación de al menos un elemento filiforme de diámetro reducido
de los elementos de refuerzo alargados, siendo dicha flexibilidad
elevada característica de un tejido de refuerzo realizado a partir
de un material textil.
Por tanto, el solicitante ha encontrado que al
utilizar elementos metálicos preformados alargados de diámetro
reducido como elementos de refuerzo del tejido, es posible obtener
un tejido que tenga una tensión elevada típica de un producto
semiacabado que incluya elementos de refuerzo metálicos, y una
flexibilidad elevada que es típica de un producto semiacabado que
comprende elementos de refuerzo textiles.
El solicitante ha encontrado que la combinación
anterior es muy importante para el tejido.
De hecho, como el tejido se utiliza para
aumentar la rigidez del área del talón, resulta importante
proporcionar al talón del neumático un producto semiacabado cuya
tensión sea suficientemente alta para asegurar que dicho resultado
puede ser alcanzado de forma ventajosa.
Además, también es muy importante otorgar al
tejido una buena flexibilidad, para que, durante el proceso de
fabricación del neumático, la aplicación del tejido se pueda llevar
a cabo de forma fácil y correcta y el tejido siga con exactitud el
perfil externo del conjunto del núcleo/relleno del talón.
De hecho, si el tejido es demasiado rígido y no
se puede enrollar correctamente alrededor del núcleo de talón y el
relleno del talón, puede que quede aire atrapado entre el conjunto
del núcleo/relleno del talón y el tejido. Se debe evitar la
presencia de aire, y por tanto de oxígeno, que puede ponerse en
contacto con los elementos de refuerzo metálico del tejido, ya que
se podrían producir fenómenos de corrosión no deseados dentro del
talón del neumático.
Además, la flexibilidad del talón también es
ventajosa desde el punto de vista del proceso, ya que: a) el
proceso de fabricación del tejido se puede realizar utilizando la
misma maquinaria para las etapas de calandrado y de corte utilizada
normalmente para materiales textiles; b) la etapa de aplicación del
tejido en el proceso de fabricación del neumático alrededor del
conjunto del núcleo/relleno del talón está promovida por la
flexibilidad del tejido.
El solicitante también ha hallado que la
flexibilidad del tejido según la invención promueve de forma
positiva el agarre lateral del neumático, especialmente en casos de
neumáticos para automóviles o motocicletas de alta
potencia.
potencia.
Generalmente, el agarre lateral de los
neumáticos para automóviles es más pronunciado en las ruedas
motrices, especialmente en automóviles con ruedas motrices traseras
con motores de alta potencia, teniendo dichos automóviles
normalmente neumáticos de perfil bajo, muy grandes y rígidos, con
áreas de huellas anchas en la dirección circunferencial y amplias
en la dirección axial del neumático, con el objetivo de asegurar un
alto rendimiento, especialmente en carreteras secas.
La falta de un agarre lateral afecta
negativamente a la tracción al salir de una curva, dando lugar a la
pérdida de agarre del eje trasero del automóvil, así como también
afecta negativamente a la estabilidad lateral del automóvil cuando
se conduce en condiciones extremas, por ejemplo, durante carreras de
concursos deportivos o ralis.
Además, los Vehículos Deportivos Utilitarios
(SUV), cuya presencia está aumentando considerablemente en el
mercado del automóvil, suelen necesitar un agarre lateral incluso
mayor que el requerido por automóviles provistos de motores de alta
potencia. Esto se debe al hecho de que se debe proporcionar un
rendimiento alto, y en ocasiones un rendimiento muy alto
(especialmente en carreteras asfaltadas,) a vehículos que tengan
volúmenes altos y cuyo centro de gravedad sea alto respecto a la
superficie de la carretera.
En lo que concierne a los vehículos de dos
ruedas, la falta de agarre lateral afecta negativamente a la
estabilidad lateral del vehículo especialmente cuando el conductor
toma una curva, en concreto a velocidades altas.
Como se ha mencionado anteriormente, según la
presente invención, se ha elegido un diámetro de los elementos
filiformes metálicos preformados del tejido reducido, por ejemplo,
de entre 0,05 a 0,25 mm.
De hecho, el solicitante ha descubierto que la
utilización de elementos filiformes metálicos preformados finos (p.
ej., con diámetros reducidos) como elementos de refuerzo para el
tejido permite disminuir el peso del tejido y aumentar la
flexibilidad del tejido, consiguiendo por tanto las ventajas
descritas anteriormente.
\newpage
Además, el solicitante ha hallado que el tejido
según la presente invención tiene una adherencia en crudo mayor que
la de los tejidos conocidos en la técnica, por ejemplo, la de
tejidos cuyos elementos de refuerzo están hechos de materiales
metálicos o textiles.
La adherencia en crudo del tejido indica el
grado de adhesión entre el compuesto de caucho en crudo y los
elementos filiformes metálicos que forman el tejido.
Consecuentemente, cuando el tejido se maneja
durante la aplicación del mismo en el proceso de fabricación del
neumático, el tejido se puede estirar, particularmente en una
dirección transversal al elemento filiforme metálico, sin correr el
riesgo de separar los elementos de refuerzo del caucho en crudo.
Dicha separación debe evitarse, ya que puede dar
lugar a fenómenos de corrosión o a la formación de zonas críticas
dentro del talón del neumático donde los elementos metálicos,
desprovistos del revestimiento de caucho, pueden sobresalir del
talón, un defecto que puede causar que se rechace el neumático.
Además, el solicitante ha hallado que el tejido
de la presente invención muestra una adhesión muy buena de la
composición de caucho curada al elemento filiforme metálico, incluso
tras el paso de los años (dicho aspecto contribuye a evitar la
formación del fenómeno de la corrosión), y una compenetración mutua
remarcable de los elementos filiformes preformados del cable (o de
los elementos filiformes no preformados en los elementos filiformes
preformados en el caso de que el cable esté hecho de elementos
filiformes preformados y no preformados) de modo que los fenómenos
no deseados, como el que extremo del cable se deshilache o que la
porción del extremo del cable se enrolle, no se produzcan cuando se
realiza el corte de la cable.
La presente invención se refiere a un neumático
que comprende las características de la reivindicación 1.
En otra realización, cada elemento de refuerzo
alargado es un cable metálico, cuyos elementos filiformes están
todos preformados. Antes de pasar por cierta acción de preformado,
los elementos filiformes tienen una configuración lisa.
Preferentemente, las deformaciones de los
elementos filiformes preformados son de tipo coplanar. Concretamente
cada elemento filiforme preformado está situado en un plano.
Preferentemente, dichos elementos filiformes
están preformados, de modo que asumen una configuración en forma de
onda para que estén substancialmente desprovistos de bordes afilados
y/o discontinuidades en la curvatura a lo largo de toda su
extensión longitudinal. Dicha característica es particularmente
ventajosa, ya que la ausencia de dichos bordes/esquinas afilados
provoca un aumento favorable de la carga de rotura de los elementos
filiformes.
Particularmente, se prefiere un preformado según
ondulaciones substancialmente sinusoidales. Preferentemente, dichas
ondulaciones sinusoidales tienen una longitud de onda entre 2,5 y 30
mm, y más preferentemente entre 5 y 25 mm. Es preferible que dichas
ondulaciones sinusoidales tengan una amplitud de onda entre 0,12 y 1
mm. Los rangos de longitud de onda y la amplitud de onda
mencionados anteriormente pueden medirse directamente sobre el
elemento filiforme que no está recubierto de caucho antes de
insertarlos en el neumático o en el neumático acabado
(vulcanizado). La medición de dichos parámetros puede realizarse de
forma ventajosa sobre el elemento filiforme mediante la utilización
de lupas y una escala graduada (por ejemplo, una regla graduada).
En el caso de que se tenga que analizar un neumático acabado
(vulcanizado), es necesario extraer el tejido del neumático y
eliminar el compuesto que impregna el caucho del mismo mediante la
utilización de disolventes adecuados, por ejemplo tratándolo con
diclorobenceno a 100ºC durante al menos 12 horas.
En una realización alternativa, la deformación
tiene una forma que no es de tipo coplanar, sino por ejemplo de
tipo helicoidal.
Para obtener un elemento filiforme preformado
según la presente invención, es posible utilizar cualquiera de los
procedimientos conocidos en el sector. Por ejemplo, es posible
utilizar dispositivos de rueda dentada del tipo ilustrado en el
documento US-5.581.990 o utilizar el dispositivo
descrito en la solicitud de patente WO 00/39385, a nombre del mismo
solicitante. Dicho dispositivo comprende un par de poleas, cada una
provista de una pluralidad de salientes una frente a otra capaces
de enredarse entre sí sobre una sección predeterminada para inducir
simultáneamente una deformación axial y una deformación flexural en
un elemento filiforme hecho para moverse por el espacio existente
entre los salientes de la segunda polea. El entrelazado arriba
mencionado puede efectuarse como resultado del movimiento de dicho
par de poleas dirigido rotacionalmente por dicho elemento
filiforme.
Preferentemente, los elementos de refuerzo
alargados están distribuidos de forma substancialmente igual en el
tejido, por ejemplo, el espacio axial entre el elemento de refuerzo
alargado simple adyacente es substancialmente constante.
Como se ha mencionado anteriormente, el tejido
está dispuesto entre la tela de la carcasa radialmente externa y el
conjunto del núcleo/relleno del talón, y está enrollado alrededor
del núcleo de talón de modo que cubre, al menos parcialmente, el
núcleo de talón y el relleno del talón.
Concretamente, se puede considerar que el tejido
está formado por una porción central, que está en contacto con el
núcleo de talón respectivo, y dos porciones de pata, que se
extienden desde los extremos respectivos de la porción central y se
acoplan con relleno del talón.
En la presente descripción, el término
"extremo del tejido externo" se utiliza para indicar el
extremo del tejido que pertenece a la porción de pata axialmente
interna del tejido.
Según la presente invención, preferentemente,
los extremos del tejido están descentrados (escalonados) entre sí,
de modo que un extremo está más extendido en la dirección del flanco
del neumático que el otro extremo.
Por tanto, se pueden obtener dos soluciones
diferentes: a) el caso en que se realiza un desplazamiento interno,
por ejemplo, la porción de pata interna del tejido está más
extendida que la poción de pata externa, y b) el caso en que se
realiza un desplazamiento externo, por ejemplo, la porción de pata
externa del tejido está más extendida que la porción de pata
interna.
Además, el solicitante ha hallado que los
elementos filiformes metálicos preformados que se utilizan en el
tejido según la presente invención poseen un rango elástico amplio y
se produce un gran alargamiento en la ruptura también tras la
vulcanización del neumático.
Este aspecto es particularmente ventajoso porque
el neumático de la presente invención presenta una resistencia a la
fatiga cíclica mayor que la del neumático provisto con un tejido de
la técnica anterior.
Según otro aspecto de la presente invención, el
talón del neumático comprende una capa de refuerzo adicional que se
conoce generalmente por el término de "tira de fijación" y cuya
función es aumentar la rigidez del talón.
La tira de fijación comprende una pluralidad de
elementos de refuerzo alargados incorporados en una matriz
elastomérica que están hechos generalmente de materiales textiles
(por ejemplo, aramida o ryon) o de materiales metálicos (por
ejemplo, cable de acero).
Según la presente invención, la tira de fijación
está provista de elementos de refuerzo alargados metálicos que
comprenden elementos filiformes preformados de diámetro reducido,
tal como se ha descrito anteriormente en referencia al tejido.
La tira de fijación se puede colocar en una
pluralidad de posiciones dentro del talón y/o flanco del
neumático.
Preferentemente, la tira de fijación se
encuentra entre el tejido y la capa de la carcasa. Según dicha
realización, la tira de fijación puede encontrarse en
correspondencia con la porción de pata interna del tejido.
Alternativamente, la tira de fijación puede colocarse en
correspondencia con la porción de pata externa del tejido.
Alternativamente, la tira de fijación está
colocada en una posición axialmente externa respecto a la capa de
la carcasa, extendiéndose así en proximidad a la porción de pata
externa del tejido. Según otra realización, la tira de fijación se
encuentra en una posición axialmente interna respecto a la capa de
la carcasa, extendiéndose así de forma próxima a la porción de pata
interna del tejido.
En el caso de que el neumático esté provisto de
dos telas de carcasa, la tira de fijación puede colocarse entre las
telas de la carcasa cerca de la porción de pata interna del tejido.
Alternativamente, la tira de fijación se encuentra entre las telas
de carcasa cerca de la porción externa del tejido.
Alternativamente, la tira de fijación está
colocada en una posición axialmente externa respecto a las capas de
la carcasa, extendiéndose así cerca de la porción de pata externa
del tejido. Según otra realización, la tira de fijación se
encuentra en una posición axialmente interna respecto a las telas de
carcasa, extendiéndose así cerca de la porción interna de pata del
tejido.
Preferentemente, la tira de fijación comienza de
forma correspondiente a la porción radialmente externa del núcleo
de talón, sigue el perfil perimétrico del relleno del talón y
termina en correspondencia con el flanco del neumático.
Alternativamente, la tira de fijación se puede
extender por el flanco del neumático hasta el extremo de la
estructura de cintura del neumático.
Otras características y ventajas aparecerán más
claramente en referencia a la descripción detallada de un ejemplo
de un neumático según la presente invención. Dicha descripción,
incluida a continuación, hace referencia a los dibujos adjuntos que
se proporcionan solo a modo de ejemplo no limitativo y en los
que:
- La figura 1 muestra una vista en sección
transversal parcial de un neumático de un vehículo la presente
invención;
- La figura 2 muestra un elemento filiforme
preformado que se puede utilizar en un tejido según la presente
invención;
- La figura 3 muestra una vista en sección
transversal parcial de un neumático de motocicleta según la presente
invención;
- La figura 4 muestra una vista en sección
transversal parcial de un neumático de automóvil provisto de una
tira de fijación según la presente invención;
- La figura 5 muestra una vista en sección
transversal parcial de un neumático de automóvil provisto de una
tira de fijación según otra realización;
- Las figuras 6 a 12 muestran una comparación de
los resultados obtenidos en pruebas realizadas en un neumático de
la invención y en un neumático comparativo respectivamente.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 muestra una vista transversal
parcial de un neumático de automóvil 10 según la invención y
adecuado para montarse en una llanta (no representada).
El neumático 10 incluye una estructura de
carcasa 11 que comprende dos telas de carcasa 12, 13 cuyos extremos
están asociados a un par de núcleos de talón 14.
Según la realización mostrada en la figura 1,
las telas de carcasa 12, 13 se asocian al núcleo de talón 14
respectivo girando hacia arriba los extremos de las telas de carcasa
alrededor de los núcleos de talón 14.
Los núcleos del talón 14 están separados
axialmente entre sí y están incorporados en los talones respectivos
15, en una posición radialmente interna a dicho neumático.
Además del núcleo de talón 14, el talón 15
comprende un relleno del talón 16, en una posición radialmente
externa respecto al núcleo de talón 14, y un tejido 17.
Según la realización de la figura 1, el tejido
17 está enrollado alrededor del núcleo de talón 14 y el relleno del
talón 16 y cubre por completo el conjunto del núcleo/relleno del
talón. De hecho, el tejido 17 está dispuesto entre la tela de la
carcasa radialmente externa 13 y el conjunto del núcleo/relleno del
talón y está en contacto directamente con la tela de carcasa externa
y el conjunto del talón.
Según la realización de la figura 1, el tejido
17 está formado por una porción central 171 que está en contacto
con el núcleo del talón 14 respectivo, y dos porciones de pata 172,
173 que se extienden desde los extremos respectivos de la porción
central 171 y se acoplan al relleno del talón 16.
En concreto, la porción de pata interna 172 está
provista del extremo de tejido interno 174, y la porción de pata
externa 173 está provista del extremo del tejido externo 175.
Según la realización de la figura 1, se realiza
un descentrado interno de los extremos del tejido, ya que la
porción de pata interna 172 del tejido 17 está más extendida que la
porción de pata externa 173 y, como se muestra más claramente en la
vista en sección transversal del neumático, el extremo del tejido
interno 174 alcanza una altura en el flanco del neumático que es
mayor que la altura del extremo del tejido externo 175.
Preferentemente, la carcasa es de tipo radial y
concretamente incorpora unos cables de refuerzo dispuestos en una
dirección substancialmente perpendicular al plano ecuatorial
p-p del neumático.
El neumático 10 incluye además una banda de
rodadura 18, ubicada en la corona de dicha carcasa 11, y un par de
flancos 19 axialmente opuestos que están dispuestos entre el talón
respectivo 15 y la banda de rodadura 18.
Entre la tela de carcasa 11 y la banda de
rodadura 18, el neumático 10 comprende además una estructura de
cintura 20 que, en el ejemplo mostrado en la figura 1, prevé dos
telas de cintura radialmente superpuestas 21, 22 y dos capas de
refuerzo 23, 24.
Detalladamente, las telas de cintura 21, 22 que
están radialmente superpuestas una sobre otra, incorporan una
pluralidad de cables de refuerzo, que suelen ser metálicos y estar
orientados oblicuamente respecto al plano ecuatorial
p-p del neumático, paralelos entre sí y que se
cruzan con los de la capa adyacente para formar un ángulo
predeterminado respecto a la dirección circunferencial.
Las capas de refuerzo 23, 24, radialmente
externas a dicho par de tela de cintura 21, 22, poseen elementos de
refuerzo (no representados en la figura) que son substancialmente
paralelos entre sí y paralelos respecto al plano ecuatorial
p-p del neumático, concretamente para formar un
ángulo que es substancialmente cero (dichas capas de refuerzo 23,
24 también se describen como capas de 0º) con una dirección
circunferencial del neumático.
Generalmente, en un neumático de automóvil,
dichos elementos de refuerzo son de tipo textil.
\newpage
En el caso de neumáticos sin cámara, en una
posición radialmente interna a dicha tela de carcasa 11, también se
prevé una capa impregnada de caucho, denominada "revestimiento"
(no representada en la figura 1), siendo dicha capa capaz de
proporcionar al neumático 10 durante el uso, la impermeabilidad al
aire necesaria.
El núcleo de talón 14 mostrado en la figura 1 es
de tipo "Alderfer" con una sección transversal con forma
simétrica y geométricamente regular, típicamente de tipo
substancialmente cuadrangular.
La estructura "Alderfer" del núcleo de
talón tiene una configuración de tipo "m x n", donde "m"
indica el número de elementos filiformes o cables axialmente
adyacentes (obtenido mediante el trenzado de al menos un par de
elementos filiformes) y "n" indica el número de capas
radialmente superimpuestas de dichos elementos filiformes (o dichos
cables).
La estructura del núcleo de talón también puede
ser el denominado "núcleo de talón de un solo hilo". Se forma
a partir de un único elemento filiforme (o cable) cauchutado que se
enrolla en espiral para formar una primera capa de vueltas
axialmente adyacentes; a continuación, en una posición radialmente
externa a dicha primera capa, el mismo elemento filiforme (o el
mismo cable) se vuelve a enrollar hasta formar una segunda capa en
una posición radialmente externa a la primera capa, etcétera, hasta
formar varias capas radialmente superpuestas, siendo cada una de
ellas capaz de tener un número de vueltas diferente a las de las
capas radialmente adyacentes a la misma.
También se pueden utilizar los denominados
núcleos de talón de "cable redondo". Este tipo de núcleo de
talón tiene un núcleo central, obtenido por ejemplo a partir de un
único elemento filiforme que está soldado por sus extremos hasta
formar un círculo, alrededor del cual un elemento filiforme se
enrolla en espiral y finalmente se une a sí mismo.
La figura 2 muestra un elemento filiforme 200
que está preformado de forma sinusoidal según la presente
invención.
Como se ha mencionado anteriormente, dichas
deformaciones, generalmente en forma de desviaciones periódicas de
una línea recta, se pueden obtener de cualquier forma conocida.
Preferentemente, dichas deformaciones son de tipo coplanar. Incluso
más preferiblemente, dichas deformaciones consisten en ondulaciones
sinusoidales (como las ilustradas en la figura 2), con una longitud
de onda (o paso) P y una amplitud de onda H.
Para el objetivo de la presente invención, la
"longitud de onda P" se debe entender como la longitud de la
sección mínima que se repite periódicamente, y se debe entender que
la "amplitud de onda H" significa dos veces la amplitud de la
desviación transversal máxima (se asume que es igual en ambas
direcciones) del elemento filiforme desde el eje central S (véase la
figura 2).
Como se ha mencionado anteriormente,
preferentemente, la longitud de onda (o paso) P está entre 2,5 y 30
mm, más preferentemente entre 5 y 25 mm.
Preferentemente, la amplitud de onda H está
entre 0,12 y 1 mm, más preferentemente entre 0,14 y 0.60 mm.
Generalmente, los elementos filiformes
preformados según la presente invención tienen un diámetro D entre
0,05 y 0,25 mm, preferentemente entre 0,08 y 0,20 mm. El diámetro
particularmente preferido es de 0,12 mm.
Como se ha mencionado anteriormente, los
elementos filiformes son metálicos.
Preferentemente, los elementos filiformes están
hechos de acero. En el caso en que el diámetro del elemento
filiforme esté entre 0,4 y 0,1 mm, la fuerza de rotura de un acero
NT estándar (tensión normal) está entre aproximadamente 2600 N/mm2
(o 2600 MPa - MegaPascal) y aproximadamente 3200 N/mm2, la fuerza de
rotura de un acero HT (alta resistencia) está entre aproximadamente
3000 N/mm2 y aproximadamente 3600 N/mm2, la fuerza de rotura de un
acero SHT (resistencia súper alta) está entre aproximadamente 3300
N/mm2 y aproximadamente 3900 N/mm2, la fuerza de rotura de un acero
UHT (resistencia ultra alta) está entre aproximadamente 3600 N/mm2
y aproximadamente 4200 N/mm2. Dichos valores de fuerza de rotura
dependen en concreto de la cantidad de carbono que contiene el
acero.
Generalmente, dichos elementos filiformes están
provistos de un revestimiento de latón (Cu entre 60 y 75% en peso,
Zn entre 40 y 25% en peso), con un grosor entre 0,10 \mum y 0,50
\mum. Dicho revestimiento garantiza una mejor adhesión del
elemento filiforme al compuesto que impregna el caucho y proporciona
protección frente a la corrosión del metal, ambos durante la
producción del neumático y durante su utilización. Si fuera
necesario asegurar un mayor grado de protección frente a la
corrosión, dichos elementos filiformes pueden ser provistos de
forma ventajosa con revestimientos anticorrosivos distintos del
latón, capaces de garantizar una mayor resistencia a la corrosión,
como por ejemplo, un revestimiento a base de zinc, aleaciones de
zinc/manganeso (ZnMn), aleaciones de zinc/cobalto (ZnCo) o
aleaciones de zinc/cobalto/manganeso (ZnCoMn).
Una alternativa es que el elemento filiforme
esté hecho de aluminio o de una aleación de aluminio.
Preferentemente, el tejido según la presente
invención se obtiene mediante la utilización de cables con una
estructura de tipo n x D, donde n es el número de elementos
filiformes que forman el cable y D es el diámetro de cada elemento
filiforme. Preferentemente n está entre 2 y 5. Es más preferible
que n sea igual a tres.
Preferentemente, la separación entre las hebras
de dicho cable es entre 2,5 y 25 mm, más preferentemente entre 6 y
18 mm. Una separación de desviación de 12,5 es más preferible.
Las construcciones de cable preferidas son, por
ejemplo: 2x (p. ej., dos elementos filiformes enrollados), 3x, 4x,
5x, 2+1 (p. ej., una desviación de dos elementos filiformes y una
separación de un elemento filiforme, estando dichas dos
desviaciones enrolladas entre sí), 2+2, 3+2, 1+4.
Preferentemente, la densidad de los elementos de
refuerzo alargados en el tejido según la presente invención es
entre 40 cables/dm y 160 cables/dm, más preferentemente es entre 80
cables/dm y 120 cables/dm. Las densidades de 85 cables/dm y 105
cables/dm son particularmente preferidas.
Preferentemente, los elementos de refuerzo
alargados del tejido según la presente invención están orientados
oblicuamente respecto a un plano radial del neumático.
Preferentemente, dichos elementos de refuerzo
alargados están dispuestos en un ángulo respecto a un plano radial
del neumático entre 15º a 60º, más preferentemente 30º y 45º.
El solicitante se ha dado cuenta de que cuanto
más cercano es el ángulo de los elementos de refuerzo del tejido al
ángulo de los elementos de refuerzo de las capas de la carcasa,
mayor es la rigidez que se puede conferir al tejido, pero más baja
es la transmisión al neumático del par de torsión proporcionado por
el motor. Por tanto, el ángulo de los elementos de refuerzo del
tejido se tiene que seleccionar teniendo en cuenta la necesidad de
conseguir una solución intermedia entre dichos dos aspectos técnicos
diferentes.
Preferentemente, el grosor del tejido -p. ej.,
el grosor total incluyendo el diámetro del cable y el compuesto de
caucho en el que se incrusta el cable- es entre 0,5 (\pm 0,1) mm y
1,7 (\pm 0,1) mm, más preferentemente entre 0,8 (\pm 0,1) mm y
1,1 (\pm 0,1) mm.
La figura 3 muestra una vista transversal
parcial de un neumático de una motocicleta 30 según la invención
adeudado para montarse en una llanta (no representada).
El neumático 30 comprende una estructura de
carcasa 31 que comprende al menos una capa de la carcasa 32, cuyos
extremos laterales opuestos 32a están asociados los núcleos de talón
33 respectivos.
Según la figura 3, la asociación entre la tela
de carcasa 32 y los núcleos de talón 33 se obtiene al plegar hacia
abajo los extremos laterales opuestos 32a de la tela de carcasa 32
alrededor de los núcleos de talón 33.
La tela de carcasa 32 está formada generalmente
por una pluralidad de cables de refuerzo dispuestos de forma
paralela entre sí y revestidos al menos parcialmente con una capa de
material elastomérico. Estos cables de refuerzo suelen estar hechos
de fibras textiles, como por ejemplo, rayón, nylon, politileno,
haftaleno-2-6-dicarboxilado
(PEN), politereftalato de etileno (PET) o cables de acero trenzados
conjuntamente, revestidos con una aleación de metal (por ejemplo
cobre/zinc, zinc/manganeso, zinc/molibdeno/cobalto y similares.
Según una realización preferida, la estructura
de carcasa 31 es de tipo radial, por ejemplo, la tela de carcasa 32
incorpora cables de refuerzo dispuestos en una dirección
substancialmente perpendicular respecto a la dirección
circunferencial.
Alternativamente, la estructura de carcasa 31
comprende un par de telas de carcasa radialmente internas y
radialmente externas (no representadas en la figura 3). En este
caso, los cables de refuerzo son esencialmente paralelos entre sí,
y están orientados según las direcciones inclinadas en cada capa y
opuestos respecto a los cables de la capa adyacente respecto al
plano ecuatorial X-X del neumático.
Un relleno elastomérico 34, el relleno del
talón, se aplica de forma radialmente externa a los núcleos de
talón 33 para llenar el espacio definido entre la tela de carcasa 32
y las correspondientes vueltas de la misma.
Como es conocido, el área del neumático que
comprende el núcleo de talón 33 y el relleno del talón 34 forma el
denominado talón del neumático 3 destinado a anclar el neumático 30
en una llanta de montaje correspondiente (no representada en la
figura 1).
Una estructura de cintura 36 se aplica a lo
largo de la circunferencia de la estructura de carcasa 31.
Según la realización de la figura 3, la
estructura de cintura 36 comprende solo una capa de refuerzo 37 que
incluye una pluralidad de bobinas circunferenciales, dispuestas
axialmente una al lado de la otra, de un cable impregnado en caucho
o una banda de unos pocos cables cauchutados (preferentemente de 2 a
5), enrolladas en espiral en un ángulo substancialmente nulo de la
corona de la estructura de carcasa 31. Dichas bobinas
circunferenciales están substancialmente orientadas según la
dirección de rodadura del neumático.
\newpage
Preferentemente, las bobinas circunferenciales
están enrolladas en la estructura de carcasa 31 según la desviación
variable para obtener, preferentemente, un grosor de la capa de
refuerzo mayor en las porciones laterales opuestas que en la
porción central de la estructura del cintura 36.
Aunque el enrollamiento en espiral por sí solo y
cualquier variación en la desviación implican un ángulo de
enrollamiento diferente a cero, este ángulo es siempre tan pequeño
que puede considerarse substancialmente como igual a cero
grados.
Normalmente los cables de dicha capa de refuerzo
37 son cables textiles o de metal. Preferentemente, dichos cables
son cables de acero, más preferentemente cables de acero de
alargamiento alto (HE, por sus siglas en inglés).
Preferentemente, dichos cables están hechos de
alambres de acero de alto carbono (HT), por ejemplo, alambres de
acero con un contenido en carbono de más del 0,9%.
Cuando se utilizan cables textiles, pueden ser
nylon, rayón, politileno,
haftaleno-2-6-dicarboxilado
(PEN), politereftalato de etileno (PET), Kevlar®. Como alternativa,
se pueden utilizar cables híbridos, formados por al menos un hilo
de módulo alto (p. ej., fibras de aramida como, por ejemplo,
Kevlar®).
Se conocen diversas técnicas en la técnica para
enrollar los cables alrededor de la carcasa, como por ejemplo la
que se describe en la patente europea EP 461 646.
La estructura de cintura 36 también puede
incluir dos capas de cintura radialmente superpuestas (no
representadas) que incorporan una pluralidad de cables de refuerzo
(p. ej., cables aramídicos) que están orientadas oblicuamente
respecto al plano ecuatorial x-x del neumático, que
son paralelas entre sí en cada capa y que se cruzan con los de la
capa adyacente para formar un ángulo predeterminado respecto a una
dirección circunferencial.
También se aplica externamente un flanco 38 en
la capa de la carcasa 32, que se extiende, en una posición
axialmente externa, desde el talón 35 hasta el extremo de la
estructura de cintura 36.
La banda de rodadura 39, cuyos bordes laterales
están conectados a los flancos 38, se aplica circunferencialmente
en una posición radialmente externa a la estructura de cintura 36.
La banda de rodadura 39 tiene una superficie de rodadura diseñada
para ponerse en contacto con el suelo mediante unas ranuras de
diferentes formas para definir una pluralidad de bloques de
diferentes formas y tamaños distribuidos por la superficie de
rodadura.
En el caso de neumáticos sin cámara, una capa de
caucho (no se muestra en la figura 3), conocida generalmente como
"revestimiento", también se puede proporcionar en una posición
radialmente interna respecto a la capa de la carcasa 32 para
proporcionar al neumático 30 la impermeabilidad necesaria para el
aire de hinchado.
Según la realización de la figura 3, el
neumático está provisto de un tejido 40 que está enrollado
alrededor del núcleo de talón 33 y el relleno del talón 34.
Según dicha realización, el tejido 40 está
dispuesto entre la tela de carcasa 32 y el conjunto del
núcleo/relleno del talón y está en contacto directamente con dichos
componentes estructurales del neumático.
Para simplificar la descripción, en las figuras
4 y 5 solo se han indicado los componentes del neumático que son
diferentes de los componentes del neumático de la figura 1. Por
tanto, los componentes de las figuras 4 y 5 que son similares o
idénticos respecto a los de la figura 1 se mencionarán en la
descripción con los mismos signos de referencia.
La figura 4 muestra una vista en sección
transversal parcial de un neumático de automóvil con una tira de
fijación según la presente invención.
El neumático 50 de la figura 4 comprende dos
telas de la carcasa 51, 52 y una tira de fijación 53 colocada ente
las mismas. Más detalladamente, la tira de fijación 53 se encuentra
entre las telas de carcasa 51, 52 cerca de la porción de pata
interna del tejido 172.
Según la realización de la figura 4, la tira de
fijación 53 comienza en correspondencia con la porción del núcleo
de talón y se extiende a lo largo del flanco del neumático en una
posición radialmente externa al extremo interno del tejido 174.
La figura 5 muestra una vista transversal
parcial de un neumático de automóvil provisto de una tira de
fijación según otra realización de la presente invención.
Según dicha realización, la tira de fijación 53
está colocada en una posición radialmente externa respecto a los
extremos de la vuelta de las telas de carcasa 51, 52.
Más detalladamente, la tira de fijación 53 está
colocada axialmente externa a la segunda capa de la carcasa 52, por
ejemplo, a la capa de la carcasa axialmente externa 52, y se
extiende cerca de la porción de pata externa del tejido 173.
Según la realización de la figura 5, la tira de
fijación 53 comienza en correspondencia con la porción del núcleo
de talón radialmente externo y se extiende a lo largo del flanco del
neumático finalizando en una posición radialmente externa al
extremo interno del tejido 174.
En lo que se refiere a la tira de fijación, es
posible elegir el número de elementos filiformes en el cable, el
diámetro de los elementos filiformes, la desviación del cable, las
características de los elementos filiformes preformados (por
ejemplo, la amplitud de onda, la longitud de onda), las
construcciones del cable, las densidades dentro de las proporciones
indicadas anteriormente con referencia al tejido.
Preferentemente, los elementos de refuerzo
alargados de la tira de fijación según la presente invención están
orientados oblicuamente respecto a la dirección longitudinal del
tejido y están dispuestos en un ángulo respecto a un plano radial
del neumático de entre 15º y 70º, más preferentemente 20º y 60º.
Preferentemente, la tira de fijación de la
presente invención resulta particularmente adecuada para neumáticos
de automóvil "HP" (Rendimiento alto) o "UHP" (rendimiento
ultra alto), por ejemplo, para neumáticos de automóvil que
pertenecen a las clases "H" y "V" (velocidad máxima de
más de 210 Km/h) y a clases "W" y "Y" (velocidad máxima de
más de 240 Km/h). Además, la presente invención resulta adecuada
para neumáticos de automóvil cuya velocidad máxima es de más de 300
km/h.
Preferentemente, el neumático de automóvil de la
invención tiene una relación H/C, de la altura de la sección
transversal derecha a la anchura máxima de la sección, de entre 0,65
y 2,0. Preferentemente, el neumático de automóvil de la presente
invención es un neumático con una sección transversal muy baja, por
ejemplo, con una relación H/C de entre 0,25 y 0,65, preferentemente
de 0,25 y 0,45.
Para obtener una mayor descripción de la
invención, se incluyen a continuación algunos ejemplos
ilustrativos.
\vskip1.000000\baselineskip
Para mostrar la flexibilidad del elemento de
refuerzo alargado del tejido según la presente invención, el
solicitante ha medido la "Rigidez Taber" (según la BISFA -E8
Determinación de los métodos acordados internacionales sobre la
rigidez Taber para probar cables de neumático de acero- Edición
1995) de dos elementos de refuerzo alargados de la invención y dos
elementos de refuerzo alargados comparativos.
Los valores de rigidez incluidos en la tabla 1
son un valor medio de cinco sesiones de prueba.
Cuanto más bajo sea el valor, más flexible será
el cable.
Detalladamente:
- -
- El CABLE 1 era un cable 3x0,12 HT (por ejemplo, un cable obtenido enrollando tres alambres juntos con un diámetro de 0,12 mm y hechos de acero HT); los tres alambres estaban preformados según una ondulación substancialmente sinusoidal con una longitud de onda (desviación) de 2,200 mm y una amplitud de onda de 0,345 mm;
- -
- El CABLE 2 era un cable 3x0,175 HT (por ejemplo, un cable obtenido enrollando tres alambres juntos con un diámetro de 0,175 mm y hechos de acero HT); los tres alambres estaban preformados según una ondulación substancialmente sinusoidal con una longitud de onda (desviación) de 2,200 mm y una amplitud de onda de 0,345 mm;
- -
- El CABLE 3 era análogo al CABLE 1, la única diferencia es que los tres alambres del CABLE 3 no estaban preformados;
- -
- El CABLE 4 era análogo al CABLE 2, la única diferencia es que los tres alambres del CALE 4 no estaban preformados.
Cabe destacar que los elementos de refuerzo
alargados que comprenden alambres preformados muestran una rigidez
remarcadamente mayor que la de los elementos de refuerzo alargados
con construcciones de cable análogas cuyos alambres no están
preformados.
\vskip1.000000\baselineskip
Se fabricaron dos neumáticos A y B, con una
tamaño 285/35 R19.
Los neumáticos A y B tenían elementos
estructurales idénticos, por ejemplo, carcasas idénticas (una tela
de carcasa), capas de cintura cruzadas, una capa de cintura de 0º,
(posicionada radialmente externa a las capas de cintura cruzadas),
núcleos de talón (Alderfer 5x5, cada alambre con un diámetro de 0,89
mm y hecho de acero HT) y banda de rodadura.
El neumático A (neumático según la invención)
también comprende un tejido cuyos elementos de refuerzo alargados
comprenden un cable de acero formado por elementos filiformes
metálicos preformados.
Más detalladamente, cada elemento de refuerzo
alargado consistía en un cable de acero de 3x0,12 HT (por ejemplo,
un cable formado por tres alambres de acero HT de diámetro 0,12 mm).
Cada alambre del cable se preformó según una ondulación
substancialmente sinusoidal con una longitud de onda (desviación) de
2,200 mm y una amplitud de onda de 0,345 mm.
Los elementos de refuerzo alargados en el tejido
se dispusieron en un ángulo, respecto al plano radial del neumático
de aproximadamente 45º.
La densidad de los elementos de refuerzo
alargados en el tejido era de 85 cables/dm y el grosor del tejido
-es decir, el grosor total incluyendo el diámetro del cable y el
compuesto de caucho en el que se envuelve el cable- era de
aproximadamente 0,95 mm.
En el neumático A de la presente invención, el
tejido estaba provisto de una porción de pata interna más extendida
que la porción de pata externa.
El neumático B (comparativo) también comprende
un tejido cuyos elementos de refuerzo alargados incluyen un cable
formado por dos filamentos de fibra aramídica. Los filamentos tiene
un número (en dTex, esta unidad de medición es el peso en gramos
correspondiente a 10000 m de fibra) de 1840 y un enrollado de 50 (en
tpm - vueltas por metro). El enrollado de la cable era de 50 (en
tpm).
Los elementos de refuerzo alargados en el tejido
del neumático B estaban dispuestos en un ángulo, respecto al plano
radial del neumático, de aproximadamente 45º.
La densidad de los elementos de refuerzo
alargados en el tejido del neumático B era de 110 cable/dm y el
grosor del tejido del neumático B -es decir, el grosor total
incluyendo el diámetro del cable y el compuesto de caucho en que
está envuelta el cable- era de aproximadamente 1 mm.
El neumático B del tejido estaba provisto de una
porción de pata interna más extendida que la porción de pata
externa.
Se realizaron pruebas en interiores y exteriores
en los neumáticos A y B.
Se sometió al neumático a una sobrecarga del
160% con respecto a la capacidad de carga del neumático y a
continuación se hizo girar frente a una rueda de carretera a una
velocidad fija y controlada de 120 km/h. La presión del neumático
era de alrededor de 2,6 bar. La prueba se paró cuando el neumático
comenzó a fallar.
Los resultados se resumen en la figura 6, a
partir de la cual se puede destacar que el resultado de la
resistencia a la fatiga a velocidad alta aumenta en más del 10% en
el neumático A de la invención con respecto al neumático
comparativo B.
Se hizo girar el neumático frente una rueda de
carretera a velocidades en aumento. Más detalladamente, la rueda de
carrera se hizo girar a 240 km/h durante 1 hora y sucesivamente la
velocidad se aumentó en 10 Km/h cada diez minutos. La prueba se
paró cuando se produjo el fallo del neumático, estando dicho fallo
provocado, por ejemplo, por la rotura de los cables,
arrancamientos, desgarre de un bloque, desprendimiento de las telas
de carcasa, desprendimiento de las telas de cintura, formación de
ampollas. Los valores de presión y de carga aplicados al neumático
dependen del Índice de Carga y del Índice de Velocidad del
neumático, y por tanto del tamaño del mismo. Antes de que ocurriera
el fallo, la última velocidad de etapa del neumático A fue de 330
km/h durante un periodo de tiempo de 5 minutos, mientras que la
velocidad de la última etapa del neumático B fue de 320 km/h
durante un periodo de tiempo de 4 minutos.
Los resultados se resumen en la figura 7, a
partir de la cual se puede resaltar que el resultado de la
durabilidad a alta velocidad se incrementa en cerca del 10% en el
neumático A de la invención con respecto al neumático comparativo
B.
Se hizo girar el neumático, cargado con la carga
operacional nominal, frente a una rueda de carretera montada con un
eje vertical de rotación y se hizo girar a una velocidad de entre
150 y 0 km/h. La rueda de carretera llevaba sobre su superficie
radialmente exterior una barra de forma paralelepipédica de
dimensiones predeterminadas que forma el parachoques. El neumático
estaba equipado con un centro de dinamómetro fijo que mide la
excitación (fuerza en el centro) que el parachoques produce en el
neumático.
Como se muestra en la figura 8, la prueba midió
la frecuencia (Hz), el amortiguamiento (%) y la excitación (kg),
como una función de velocidad (km/h), de los componentes radiales y
longitudinales de la fuerza en el parachoques durante el paso del
neumático sobre el parachoques. Más detalladamente, la figura 8
muestra como dichas mediciones referidas al neumático A (indicado
con estrellas) se ajustan substancialmente a las mediciones en
referencia al neumático B (indicado con anillos).
El neumático se posicionó en el buje y se probó
en una condición estática, es decir, no se le hizo girar. La
presión inicial del neumático era de alrededor de 1,6 bar y la
presión del neumático se incrementó progresivamente alrededor de 0,
2 bar hasta alcanzar un valor final de alrededor de 2,8 bar. La
carga inicial aplicada al buje era la carga del vehículo;
sucesivamente, dicha carga se incrementó mediante una sobrecarga
que se aumentó progresivamente de 0 a 1500 kg. La prueba consistió
en medir el aplanamiento del neumático al aplicar una carga, es
decir, la prueba evaluó la resistencia ofrecida por el neumático a
la carga aplicada. La rigidez vertical es la resistencia del
neumático a las deformaciones en una dirección a lo largo del radio
de la rueda. Dicho parámetro está asociado a la comodidad del
neumático y, generalmente, una rigidez vertical elevada se
corresponde con un manejo incómodo. Un neumático ideal debería por
tanto tener una rigidez lateral alta para otorgar un agarre lateral
y, al mismo tiempo, rigidez vertical baja para absorber las
irregularidades de la carretera.
La figura 9 muestra la rigidez vertical (medida
en kg/mm) del neumático A (intención) y el neumático B
(comparativo). Según la figura 9, los dos neumáticos tenían
substancialmente la misma rigidez vertical, por tanto la comodidad
del neumático A era comparable con la comodidad del neumático B.
El neumático se montó en un buje y se giró
contra una rueda de carretera con un eje de rotación paralelo al
eje de rotación del neumático. Este neumático se giró a una
velocidad de 100 km/h y se aplicó un ángulo de deslizamiento. El
ángulo de deslizamiento inicial era igual a 0º y se incrementó
progresivamente en \pm 1º según una curva sinusoidal de
frecuencia de alrededor de 1 Hz. La prueba se realizó en diferentes
cargas verticales (desde 150 a 750 kg) mientras se mantenía el
neumático con su presión de inflado nominal. Se proporcionó un
sistema computerizado para adquirir los valores de los parámetros
medidos (fuerza de deslizamiento, par de apriete auto alienante)
durante la prueba. La rigidez de deslizamiento kd depende de la
rigidez de la estructura del neumático ks y de la rigidez de la
banda de rodadura kn según la siguiente expresión matemática:
Las figuras 10, 11 y 12 muestran respectivamente
la rigidez de la banda de rodadura del neumático kb, la rigidez de
la estructura del neumático ks y la rigidez de deslizamiento kd
(medida en Newton/ángulo) con respecto a la carga aplicada
(Newton).
Detalladamente, la figura 10 muestra que la
rigidez de la banda de rodadura del neumático A es substancialmente
igual a la rigidez de la banda de rodadura del neumático B, mientras
que la figura 11 muestra que la rigidez de la estructura del
neumático ks del neumático A es mayor que la rigidez de la
estructura del neumático ka del neumático B.
Por tanto, la figura 12 muestra que la rigidez
de deslizamiento kd, y por tanto el agarre lateral del neumático A
es mayor que la rigidez del deslizamiento kd, y por tanto el agarre
lateral del neumático B.
Las pruebas de manejo se realizaron en una pista
y el conductor de la prueba simuló algunas maniobras
características (cambio de carril, entrada en una curva, salida de
una curva, por ejemplo) realizadas a velocidad constante, en
aceleración y desaceleración. A continuación el conductor de prueba
juzgó el comportamiento del neumático y asignó una puntuación según
el rendimiento del neumático durante dicha maniobra.
El manejo se divide generalmente en dos tipos
(manejo suave y manejo fuerte) según el tipo de maniobra realizada
por el conductor de la prueba. El manejo suave hace referencia a la
utilización del neumático en condiciones de funcionamiento normales
y con un buen agarre transversal. Por el contrario, las pruebas de
manejo fuerte describen el comportamiento del neumático al límite
de adherencia, por ejemplo, bajo condiciones de conducción
extremas. En el último caso, el conductor de la prueba realiza
maniobras que un conductor medio puede verse obligado a realizar en
caso de circunstancias imprevistas y peligrosas: dirección aguda a
una velocidad elevada, cambio de carril repentino para evitar
obstáculos, frenado imprevisto y similares.
El vehículo utilizado para las pruebas fue un
Ferrari 360 Modena equipado con neumáticos A de la invención y
después con los neumáticos comparativos B. los neumáticos estaban
equipados con llantas estándar y se inflaron a la presión de
funcionamiento normal. Se realizaron dos tipos distintos de pruebas:
comportamiento a velocidad normal (manejo suave) y comportamiento
al límite de adherencia (manejo fuerte).
En lo que concierne a las pruebas de manejo
suaves, el conductor de la prueba valoró: vacío en el centro, que
es el retraso y el grado de respuesta del vehículo a ángulos de
dirección reducidos; la rapidez de respuesta a la dirección en la
entrada de una curva; la progresividad de respuesta a la dirección
en una curva, es decir, la capacidad del neumático de mantener el
vehículo en una curva con un radio constante sin realizar
correcciones en la dirección constantes; realineamiento, que es la
capacidad del neumático de permitir al vehículo volver a una
trayectoria rectilínea en la salida de una curva con oscilaciones
transversales contenidas y amortiguadas.
En lo que concierne a las pruebas de manejo
fuerte, el conductor de la prueba evaluó: la fuerza del volante de
dirección al girar violentamente; la rapidez de la inserción, que es
el comportamiento del neumático en transición en la entrada de una
curada tomada a velocidad límite; el nivelado, es decir, el grado de
sobredirección o infradirección del vehículo; el rendimiento, es
decir, la capacidad del neumático de absorber una transferencia
rápida y fuerte de la carga como consecuencia de un cambio de carril
repentino sin una deformación excesiva, y por tanto sin poner en
peligro la estabilidad y controlabilidad del vehículo; liberación en
una curva, que es la capacidad del neumático de amortiguar los
efectos de la inestabilidad provocada por la liberación repentina
del acelerador durante una curva tomada a velocidad límite;
controlabilidad, que es la capacidad del neumático de mantener y/o
devolver el vehículo a la trayectoria tras la pérdida de
adherencia.
La tabla 2 resume la hoja de puntuación del
conductor de la prueba en cuanto a la controlabilidad de los
neumáticos. Los resultados de dichas pruebas se expresan mediante
una escala de evaluación que representa la opinión subjetiva
expresada por el conductor de la prueba a través de un sistema de
puntos. Los valores reproducidos en la siguiente tabla representan
un valor medio entre aquellos obtenidos en varias sesiones de
pruebas (5-6 pruebas, por ejemplo) y proporcionados
por varios conductores de las pruebas. Cabe mencionar que la escala
de valores va de un mínimo de 4 a un máximo de 9.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
\vskip1.000000\baselineskip
Como se puede apreciar en la tabla 2, el
neumático según la invención tiene unas características notablemente
mejores comparado con el neumático comparativo.
Por ejemplo el neumático de la presente
invención tiene una rapidez y un mantenimiento en carretera altos
(especialmente cuando el neumático está montado en el eje de
dirección) que se deriva de los puntos de rapidez, progresividad,
centrado en curva e infradirección.
Además, el neumático de la presente invención
tiene un agarre lateral alto que se deriva de los puntos de
realineación, sobredirección, controlabilidad y rendimiento.
El neumático de la invención proporciona
satisfactoriamente un alto equilibrio entre los dos ejes del
vehículo y por tanto un mejor nivelado de la parte delantera y
trasera del vehículo.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no
forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto
el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u
omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este
respecto.
\bullet US 20030034108 A [0020]
\bullet US 20010018941 A [0021]
\bullet US 4319621 A [0022]
\bullet US 5581990 A [0055]
\bullet WO 0039385 A [0055]
\bullet EP 461646 A [0128]
Claims (30)
1. Neumático (10; 30; 50; 60), que
comprende:
- un par de elementos de refuerzo anulares
axialmente separados (14; 33);
- una estructura de carcasa (11; 31) que
comprende al menos una tela de carcasa (12, 13; 32; 51, 52) que se
extiende entre dichos elementos de refuerzo anulares (14; 33) y que
está fijada en porciones de extremo axialmente opuestas (32a) a un
respectivo de dichos elementos de refuerzo anulares (14; 33),
estando cada porción de extremo axial (32a) enrollada alrededor de
dichos elementos de refuerzo anulares (14; 33);
- un par de rellenos de talón (16; 34), estando
cada uno de dichos rellenos de talón (16; 34) ubicado radialmente
fuera del elemento de refuerzo anular respectivo (14; 33);
- al menos un tejido (17; 40) que envuelve al
menos parcialmente el elemento de refuerzo anular (14; 33) y el
relleno del talón (16; 34), comprendiendo dicho tejido (17; 40) una
pluralidad de elementos de refuerzo alargados substancialmente
paralelos entre sí;
- una banda de rodadura (18; 39) que se extiende
circunferencialmente alrededor de estructura de carcasa (11;
31);
- una estructura de cintura (20; 36) situada
circunferencialmente entre dicha estructura de carcasa (11; 31) y
dicha banda de rodadura (18; 39); y
- al menos un par de flancos (19; 38) aplicados
a dicha estructura de carcasa (11; 31) en posiciones axialmente
opuestas,
caracterizado por el hecho de que dichos
elementos de refuerzo alargados del tejido son cables metálicos que
comprenden una pluralidad de elementos filiformes, siendo al menos
uno de los elementos filiformes un elemento metálico filiforme
preformado (200) con un diámetro de entre 0,05 a 0,25 mm.
2. Neumático (10; 30; 50; 60) según la
reivindicación 1, en el que los elementos filiformes (200) de dichos
elementos de refuerzo alargados están todos preformados.
3. Neumático (10; 30; 50; 60) según la
reivindicación 1, en el que dicho al menos un elemento filiforme
(200) está preformado con una deformación de tipo coplanar.
4. Neumático (10; 30; 50; 60) según la
reivindicación 3, en el que dicho al menos un elemento filiforme
(200) está preformado para tener una forma de tipo ondulante.
5. Neumático (10; 30; 50; 60) según la
reivindicación 4, en el que dicha forma ondulante es de tipo
substancialmente sinusoidal.
6. Neumático (10; 30; 50; 60) según la
reivindicación 5, en el que dicha forma substancialmente sinusoidal
tiene una longitud de onda (P) de entre 2,5 y 30 mm.
7. Neumático (10; 30; 50; 60) según la
reivindicación 5, en el que dicha forma substancialmente sinusoidal
tiene una amplitud de onda (H) de entre 0,12 y 1 mm.
8. Neumático (10; 30; 50; 60) según la
reivindicación 4, en el que dicha forma ondulante es de tipo
helicoidal.
9. Neumático (10; 30; 50; 60) según la
reivindicación 1, en el que dicho tejido (17; 40) comprende una
porción central (171), que está en contacto con el elemento de
refuerzo anular respectivo (14; 33), y dos porciones de pata (172,
173), que se extienden desde los extremos respectivos de la porción
central (171) y se acoplan al relleno del talón (16; 34).
10. Neumático (10; 30; 50; 60) según la
reivindicación 1, en el que los extremos del tejido (174, 175) están
descentrados entre sí.
11. Neumático (50; 60) según la reivindicación
1, que también comprende una tira de fijación (53) que comprende
una pluralidad de elementos de refuerzo alargados metálicos
substancialmente paralelos.
12. Neumático (50; 60) según la reivindicación
11, en el que dichos elementos de refuerzo alargados comprenden al
menos un elemento filiforme preformado (200) con un diámetro de
entre 0,05 y 0,25 mm.
13. Neumático (50; 60) según la reivindicación
11, en el que dicho al menos un elemento filiforme (200) de dichos
elementos de refuerzo alargados están todos preformados.
14. Neumático (50; 60) según la reivindicación
12, en el que dicho al menos un elemento filiforme (200 está
preformado con una deformación de tipo coplanar.
15. Neumático (50; 60) según la reivindicación
12, en el que dicho al menos un elemento filiforme (200) está
preformado para tener una forma de tipo ondulante.
16. Neumático (50; 60) según la reivindicación
15, en el que dicha forma ondulante es de un tipo substancialmente
sinusoidal.
17. Neumático (50; 60) según la reivindicación
16, en el que dicha forma substancialmente sinusoidal tiene una
longitud de onda (P) de entre 2,5 y 30 mm.
18. Neumático (50; 60) según la reivindicación
16, en el que dicha forma substancialmente sinusoidal tiene una
amplitud de onda (H) de entre 0,12 y 1 mm.
19. Neumático (50; 60) según la reivindicación
15, en el que dicha forma ondulante es de tipo helicoidal.
20. Neumático (50; 60) según la reivindicación
11, en el que la tira de fijación (53) se encuentra entre el tejido
(17; 40) y la al menos una capa de carcasa (51, 52).
21. Neumático (50; 60) según la reivindicación
11, en el que la tira de fijación (53) está situada axialmente
externa con respecto a la al menos una capa de la carcasa (51,
52).
22. Neumático (50; 60) según la reivindicación
11, en el que la tira de fijación (53) está colocada axialmente
interna con respecto a la al menos una capa de la carcasa (51,
52).
23. Neumático (50; 60) según la reivindicación
11, en el que la tira de fijación (53) está colocada entre dos
capas de la carcasa (51, 52).
24. Neumático (10; 30; 50; 60) según la
reivindicación 1 u 11, en el que dicho al menos un elemento
filiforme metálico (200) consiste en un metal que incluye: acero,
aluminio o una aleación de aluminio.
25. Neumático (10; 30; 50; 60) según la
reivindicación 1 u 11, en el que dicho al menos un elemento
filiforme metálico (200) tiene un revestimiento elegido entre el
grupo que comprende: latón, zinc, aleaciones de zinc/manganeso,
aleaciones de zinc/cobalto, aleaciones de
zinc/cobalto/manganeso.
26. Neumático (10; 30; 50; 60) según la
reivindicación 1 u 11, en el que el número de elementos filiformes
metálicos (200) está entre 2 y 5.
27. Neumático (10; 30; 50; 60) según la
reivindicación 1 u 11, en el que la separación ente los hilos de los
elementos filiformes metálicos (200) está entre 2,5 y 25 mm.
28. Neumático (10; 30; 50; 60) según la
reivindicación 1 u 11, en el que la densidad de los elementos de
refuerzo alargados está comprendida entre 40 cables/dm y 160
cables/dm.
29. Neumático (10; 30; 50; 60) según la
reivindicación 1, en el que los elementos de refuerzo alargados
están dispuestos en un ángulo respecto al plano radial del
neumático entre 15 y 60º.
30. Neumático (10; 30; 50; 60) según la
reivindicación 11, en el que los elementos de refuerzo alargados
están dispuestos en un ángulo relativo a un plano radial de entre
15º a 70º.
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