ES2383197T3 - Neumático para carga pesada - Google Patents

Abstract

Un neumático radial para vehículos pesados que comprende una carcasa (5) radial que tiene una región de corona, dos capas de lonas (1B, 2B) de cinturón en un lado de lona interna, y al menos una capa de lonas (3B, 4B) de cinturón anchas en un lado de lona externa, que es mayor en anchura (W) que dichas lonas de cinturón estrechas, en el que dichas lonas de cinturón estrechas y dicha al menos una lona de cinturón ancha están dispuestas de manera secuencial en una periferia externa de la mencionada región de corona, donde las dos lonas de cinturón estrechas mencionadas comprenden cordones de cinturón que intersectan un plano (X) ecuatorial del neumático con un ángulo (θ1, θ2) de intersección que es menor que aquél (θ3, θ4) de los cordones de cinturón de las mencionadas lonas de cinturón anchas, donde los mencionados cordones de cinturón de las lonas de cinturón se extienden en direcciones que se intersectan mutuamente entre lonas adyacentes, donde dichas lonas de cinturón estrechas incluyen una lona más interior con bordes laterales, cada uno de los cuales forman una proyección (7) que es convexa radialmente hacia afuera, en la que la proyección tiene un pico en la región comprendida dentro de un intervalo entre el 60% y el 95% de la anchura (W1) de la lona de cinturón estrecha a través del plano ecuatorial del neumático; y donde la mencionada lona más interna tiene una superficie periférica interna con un radio en los mencionados bordes laterales, donde dicho radio no es mayor que un radio de referencia de la superficie de la periferia interna de la lona más interna en su intersección con el mencionado plano ecuatorial del neumático.

Description

Neumatico para carga pesada

Campo tecnico

La presente invenci6n se refiere a un neumatico radial para vehfculos pesados, que puede utilizarse de manera

5 apropiada como neumatico de cami6n o autobus, neumatico para vehfculos de construcci6n, etc., que se infla con una presi6n neumatica elevada y se utiliza bajo condiciones de carga elevada. De manera mas especffica, la presente invenci6n proporciona una tecnologfa que puede utilizarse para evitar de forma efectiva la separaci6n de una lona de cintur6n que comprende no menos de tres capas de lonas de cintur6n, en sus posiciones de borde lateral, mejorando por esta raz6n la durabilidad de cintur6n.

10 Antecedentes de la tecnica

Con respecto a este tipo de neumaticos convencionales, por ejemplo, el documento JP2000-225810A (o el documento correspondiente US6578611B2) describe un neumatico que incluye un cintur6n principal en el que se disponen de manera secuencial dos capas de lonas de cintur6n estrechas en el lado de lona interna y dos capas de lonas de cintur6n anchas en un lado de lona externa, que son mas anchas que las lonas de cintur6n estrechas, en la 15 periferia externa de la regi6n de corona en una carcasa radial para extenderse a lo largo de la regi6n de corona en un plano de secci6n de lado a lado del neumatico. En tales neumaticos convencionales, los cables de cintur6n de las lonas de cintur6n estrechas se extienden en una direcci6n tal que intersectan con el plano ecuatorial del neumatico con un angulo relativamente pequeno. Por consiguiente, estas lonas de cintur6n estrechas sirven para soportar la tensi6n circunferencial para suprimir el crecimiento diametral del neumatico, evitando por esta raz6n el cambio en la

20 forma de la corona durante la rodadura del neumatico bajo una condici6n de carga. Mas aun, la disposici6n de lonas de cintur6n relativamente estrechas sirve para mitigar la deformaci6n que ocurre en los bordes laterales de las lonas de cintur6n.

Por otro lado, en referencia a las lonas de cintur6n anchas, el angulo de intersecci6n de los cordones de cintur6n relativo al plano ecuatorial del neumatico se hace mayor que el de los cordones de cintur6n de las lonas de cintur6n

25 estrechas y la anchura del cintur6n se hace mayor que la anchura de las lonas de cintur6n estrechas de tal manera que se proporciona una rigidez intra-plano del cintur6n mejorada, proporcionando por lo tanto un excelente rendimiento cinetico, tal como el referido a la propiedad de giro del neumatico durante la toma de curvas del vehfculo, la estabilidad en marcha en lfnea recta, etc.

En este caso, por ejemplo, se considera necesario que los cordones de cintur6n de las dos lonas de cintur6n

30 estrechas en el lado de lona interna se extiendan en direcciones mutuamente opuestas relativas al plano ecuatorial del neumatico de tal manera que intersecten una con otra, con el fin de que los cordones de cintur6n soporten la tensi6n del cintur6n. Asimismo, se considera necesario que los cordones de cintur6n de las dos lonas de cintur6n anchas en el lado de lona externa intersecten uno con otro de manera similar entre las lonas, de tal manera que el cintur6n exhiba una alta rigidez intra-plano.

35 Mas aun, es sabido que si los cordones de cintur6n de la segunda lona que forman la lona de cintur6n estrecha y de la tercera lona que forman la lona de cintur6n ancha, contadas ambas desde el lado interno radial, se extienden en direcciones mutuamente opuestas relativas al plano ecuatorial del neumatico de tal manera que intersectan una con otra entre las lonas, entonces los cordones de cintur6n de la lona de cintur6n estrecha mas interna y la lona de cintur6n ancha como tercera lona se extienden en la misma direcci6n, con el fin de suprimir la deformaci6n relativa

40 por cizallamiento entre los bordes laterales de la lona de cintur6n estrecha mas interna y la tercera lona que forma la lona de cintur6n ancha, que son mutuamente adyacentes en la direcci6n radial, evitando de esta forma la concentraci6n de tensi6n en los bordes laterales de la lona de cintur6n estrecha mas interna.

Por consiguiente, con respecto al cintur6n principal, se considera preferible que los cordones de cintur6n de todas las lonas se extiendan con intersecci6n mutua desde las lonas adyacentes, con el fin de suprimir el crecimiento

45 diametral del neumatico y proporcionar altas rigideces intra-plano y extra-plano del cintur6n, dispersando de esta manera la tensi6n que aparece en los bordes laterales de las lonas de cintur6n.

Sin embargo, con los neumaticos convencionales como se han explicado anteriormente, cuando se intenta suprimir el crecimiento diametral del neumatico disponiendo los cordones de cintur6n de las dos lonas de cintur6n estrechas en el lado de lona interna, debido a que los cordones de cintur6n de la segunda lona de cintur6n estrecha y la

50 tercera lona formada por la lona de cintur6n ancha, tal como se ven desde el lado radial interno, estan dispuestos para intersectar mutuamente, es diffcil evitar de manera suficiente la formaci6n de grietas desde los bordes laterales de las dos lonas de cintur6n estrechas en el lado de lona interna, conseguir una supresi6n pretendida del crecimiento diametral del neumatico, y proporcionar altas rigideces intra-plano y extra-plano del cintur6n.

Para hacer frente a un problema tal, se ha propuesto evitar la formaci6n de grietas desde los bordes laterales de las

55 lonas de cintur6n aplicando un caucho de revestimiento a los bordes laterales de las lonas de cintur6n, o seleccionando apropiadamente el m6dulo de Young del caucho entre lonas para las partes vecinas de los bordes

laterales de las lonas de cintur6n. Sin embargo, estas propuestas son todavfa incapaces de evitar de manera suficiente el crecimiento de grietas desde los bordes laterales de las lonas de cintur6n. El documento JP 2003 136911 muestra un neumatico radial para vehfculos pesados conocido.

Descripcian de la Invencian

(Tarea que debe ser Resuelta por la Invenci6n)

Durante el funcionamiento de neumaticos bajo condiciones de carga, se aplican fuerzas externas al cintur6n principal toroidal desde varias direcciones, incluyendo la direcci6n circunferencial, la direcci6n radial y la direcci6n de anchura de cintur6n que causan una deformaci6n inter-lonas por cizallamiento u otra deformaci6n en los bordes laterales de las lonas de cintur6n debido al desplazamiento de los cordones que intersectan en forma de paralelogramo. Una deformaci6n tal tiende a ser muy elevada cuando los cordones de cintur6n tienen un angulo de intersecci6n pequeno relativo al plano ecuatorial del neumatico y las lonas de cintur6n tienen anchuras grandes, como es el caso en las lonas de cintur6n estrechas mencionadas anteriormente en el lado de lona interna, dando lugar por esa raz6n a problemas relacionados con la formaci6n prematura de grietas en ubicaciones de deformaci6n aumentada en los bordes laterales de las lonas de cintur6n, asf como a una tendencia de un crecimiento inter-lona de tales grietas.

Con respecto a las lonas de cintur6n en el lado de lona externa en el neumatico convencional tal como se explic6 anteriormente, se aprecia que un aumento en la anchura de la lona de cintur6n preserva de manera efectiva la alta rigidez del cintur6n principal, y un aumento en el angulo de intersecci6n de los cordones de cintur6n relativo al plano ecuatorial del neumatico sirve de manera efectiva para reducir la deformaci6n; por lo tanto, los dos rendimientos requeridos pueden conseguirse de una manera compatible.

Por otro lado, con respecto a las lonas de cintur6n estrechas en el lado de lona interna en el neumatico convencional, en las cuales el angulo de intersecci6n de los cordones de cintur6n relativo al plano ecuatorial del neumatico es pequeno, es inevitable preservar la anchura de las lonas de cintur6n hasta un cierto punto con el fin de evitar el crecimiento diametral del neumatico. Esto es incompatible con el requerimiento de una anchura reducida de las lonas de cintur6n estrechas con el fin de reducir la deformaci6n en los bordes laterales de las lonas de cintur6n. Por consiguiente, por ejemplo, si se da prioridad a la reducci6n de la deformaci6n reduciendose por consiguiente la anchura de las lonas de cintur6n estrechas, entonces aparecen problemas al no poder evitarse el crecimiento diametral del neumatico durante el giro bajo una condici6n de carga, con un aumento inevitable en la cantidad de calor generado y en la magnitud del desgaste, ademas de que la asf denominada "separaci6n de corte" tiende a ocurrir cuando el caucho de rodadura sufre una separaci6n debido al crecimiento prematuro, a lo largo de la superficie externa de la lona de cintur6n mas externa, de los cortes que ocurren en la superficie de rodadura, etc.

La presente invenci6n se ha logrado con el fin de solucionar los problemas de la tecnica anterior mencionados mas arriba. Por consiguiente, es un prop6sito de la presente invenci6n crear un neumatico para vehfculos pesados que sea capaz de suprimir de manera suficiente la magnitud de la deformaci6n que ocurre en los bordes laterales de las lonas de cintur6n, a pesar del aumento requerido de la anchura de las lonas de cintur6n estrechas en el lado de lona interna, con el fin de evitar de manera efectiva la separaci6n de la lona de cintur6n y, por lo tanto, la separaci6n del cintur6n.

(Medios para Resolver la Tarea)

El inventor llev6 a cabo investigaciones minuciosas en la lona de cintur6n que comprende cordones de cintur6n que tienen un angulo de intersecci6n pequeno relativo al plano ecuatorial del neumatico, y descubri6 que un aumento en la deformaci6n por cizallamiento que ocurre en los bordes laterales de la lona de cintur6n puede suprimirse a pesar del valor de la anchura de la lona de cintur6n requerido, prestando especial atenci6n a la estructura de la parte lateral de cintur6n. Por consiguiente, de acuerdo con la presente invenci6n, se crea un neumatico radial para vehfculos pesados tal como se reivindica en la reivindicaci6n 1.

Se prefiere que los bordes laterales de la zona de cintur6n estrecha mas interna incluyan proyecciones que son convexas hacia un lado externo radial, donde estas proyecciones tienen una altura (C) maxima de proyecci6n definida con referencia a la superficie periferica interna de la lona mas interna en su intersecci6n con el plano ecuatorial del neumatico, es decir, medida en la direcci6n radial del neumatico desde una lfnea recta, que es tangente a la proyecci6n de la superficie periferica interna de la lona de cintur6n estrecha y se extiende en paralelo con el eje central del neumatico, en el cual la altura maxima de proyecci6n esta comprendida en un intervalo de:

0 < C < 3 x d1

donde d1 es el diametro de los cordones de cintur6n de la lona mas interna.

Aquf, los bordes laterales de la lona de cintur6n estrecha mas interna se refieren a la regi6n que esta comprendida en un intervalo entre un 60% y un 95% de la anchura (W1) de la lona de cintur6n estrecha en ambos lados del plano ecuatorial del neumatico, y la proyecci6n tiene una posici6n de pico que existe en tal regi6n.

Debe indicarse que el termino "llanta del diseno" se refiere a una llanta especificada en los estandares identificados mas adelante con referencia al tamano del neumatico, el termino "presi6n interna designada" se refiere a la presi6n de aire especificada tambien en los estandares identificados mas adelante con referencia a la maxima capacidad de carga, y el termino "maxima capacidad de carga" se refiere al peso maximo que se permite cargar al neumatico. En este caso, el aire puede ser remplazado por un gas inerte tal como el gas nitr6geno, etc.

Los estandares estan estipulados mediante estandares industriales aplicables a areas en las que se fabrican o se utilizan los neumaticos, incluyendo el "Anuario" editado por la Asociaci6n de Neumaticos y Llantas (The Tire and Rim Association, Inc.) para los Estados Unidos, el "Manual de Estandares" editado por la Organizaci6n Tecnica Europea de Neumaticos y Llantas para Pafses Europeos (The European Tyre and Rim Technical Organization for European Countries), y el "Anuario JATMA" editado por la Asociaci6n Japonesa de Fabricantes de Neumaticos de Autom6viles para Jap6n (The Japan Automobiles Tyre Manufacturers Association for Japan).

Se prefiere que, en la postura del neumatico en la que se monta el neumatico en una llanta de diseno y se infla con una presi6n interna designada, por ejemplo, las lonas de cintur6n estrechas tengan una anchura que este comprendida en un intervalo entre 0,25 y 0,5 veces una anchura de rodadura (TW, Tread Width), y que el angulo de intersecci6n de los cordones de cintur6n, preferiblemente cordones de cintur6n de acero, relativo al plano ecuatorial del neumatico este comprendido en un intervalo entre 3° y 10°. Tambien se prefiere que, en la misma postura del neumatico, la lona de cintur6n ancha tenga una anchura que este comprendida en un intervalo entre 0,60 y 0,8 veces la anchura de rodadura (TW), y que el angulo de intersecci6n de los cordones de cintur6n, preferiblemente cordones de cintur6n de acero, relativo al plano ecuatorial este comprendido en un intervalo entre 15° y 35°.

Se prefiere que la diferencia en la anchura media entre la lona de cintur6n ancha y las lonas de cintur6n estrechas este comprendida en un intervalo entre 0,2 y 0,4 veces la anchura de rodadura (TW).

(Efectos de la Invenci6n)

El inventor llev6 a cabo ensayos en tambor con el fin de evaluar la durabilidad en marcha de neumaticos convencionales que incluyen un cintur6n principal tal como se muestra en la vista en secci6n de media anchura de la Figura 10, que esta tomada en la direcci6n de la anchura del neumatico. Como resultado, ha quedado claro que, con respecto a las dos lonas 52, 53 de cintur6n estrechas en el lado de lona interna, que estan dispuestas en el lado de la periferia externa de la regi6n de corona de una carcasa 51 radial, se generan grietas C1 en los bordes laterales de la lona 53 de cintur6n estrecha en el lado de lona externa, que se extienden hacia la lona 52 de cintur6n estrecha en su lado de lona interna, asf como grietas C2 que se extienden hacia una lona 54 de cintur6n ancha dispuesta en el lado de lona externa adyacente a la lona 53 de cintur6n estrecha en su lado de la periferia externa, que crece entre las lonas 53, 54 de cintur6n. Tambien ha quedado claro que se generan grietas C3 en los bordes laterales de la lona 52 de cintur6n mas interna, que se extienden hacia la lona 53 de cintur6n estrecha en su lado de la periferia externa y que crecen entre las lonas 52, 53 de cintur6n. Incidentalmente, el numero 55 de referencia denota la lona de cintur6n ancha mas externa dispuesta en el lado de lona externa.

A continuaci6n, se analiz6 la ocurrencia de la situaci6n de aparici6n de deformaciones inter-lona por cizallamiento, lo que provoca la generaci6n de tales grietas C1, C2 y C3, mediante el uso de analisis de deformaciones con el metodo de los elementos finitos. Tal analisis ha revelado que la deformaci6n inter-lona por cizallamiento puede clasificarse como un primer tipo de deformaci6n inter-lona por cizallamiento que ocurre a lo largo de toda la anchura del cintur6n debido a la deformaci6n por curvatura del cintur6n en un plano de secci6n de lado a lado del neumatico, lo que, a su vez, ocurre como resultado de la deformaci6n por compresi6n de la parte en contacto con el suelo de la banda de rodadura durante la marcha del neumatico bajo una condici6n de carga, y tambien como un segundo tipo de deformaci6n inter-lona por cizallamiento debida a una fuerza de tracci6n circunferencial generada en la parte lateral del cintur6n donde se carga el neumatico o bien cuando se aplican fuerzas laterales a la superficie de la banda de rodadura.

Por consiguiente, puede concluirse que las grietas C1, C2 y C3 formadas en los bordes laterales de las lonas 52, 53 de cintur6n tal como se explic6 anteriormente se generan como resultado de la superposici6n de los dos tipos de deformaciones inter-lona por cizallamiento explicados, lo que puede ilustrarse a modo de ejemplo mediante un grafico tal como se muestra en la Figura 11. Debe indicarse que la deformaci6n (%) por cizallamiento en la ordenada de este grafico se refiere a la tasa de deformaci6n entre las lonas de cintur6n que sufren dislocaci6n en la direcci6n circunferencial.

Puede entenderse a partir de la Figura 11 que la deformaci6n entre las lonas 52, 53 de cintur6n estrechas es notablemente elevada en los bordes laterales como resultado de la superposici6n de la deformaci6n por cizallamiento debida a la curvatura y a la deformaci6n por cizallamiento debida a la tensi6n. Por otro lado, la deformaci6n entre las lonas 53, 54 de cintur6n es elevada en los bordes laterales de las lonas 52, 53 de cintur6n estrechas de manera similar a la deformaci6n entre ellas, pero disminuye gradualmente desde el borde lateral de la lona 53 de cintur6n estrecha hacia el lado externo de la direcci6n de anchura del neumatico.

En vista de lo anterior, con el fin de evitar la aparici6n de las grietas C1, C2 y C3, resulta efectivo reducir al menos una de las deformaciones por cizallamiento debidas a la curvatura y las deformaciones por cizallamiento debidas a

la tensi6n.

En este punto, con el fin de reducir la deformaci6n por cizallamiento debida a la deformaci6n por curvatura, resulta efectivo hacer grande la diferencia de elongaci6n circunferencial entre las lonas de cintur6n vecinas de tal manera que se absorba la deformaci6n por curvatura durante la carga de la banda de rodadura mediante la elongaci6n de las lonas de cintur6n, per se, en lugar de la elongaci6n del caucho inter-lona de las lonas de cintur6n. Tambien resulta importante adoptar una distancia elevada entre las lonas de cintur6n en el lado de lona interna y las lonas de cintur6n en el lado de lona externa. Por consiguiente, con el fin de suprimir la deformaci6n en los bordes laterales de la segunda lona de cintur6n estrecha mas interna sujeta a una concentraci6n severa de la tensi6n por cizallamiento, por ejemplo, resulta efectivo adoptar para la lona de cintur6n ancha como tercera lona de cintur6n, y tambien para la lona de cintur6n ancha como la cuarta lona de cintur6n, si existe, una forma convexa radialmente hacia afuera, en ubicaciones que corresponden a los bordes laterales de la lona de cintur6n estrecha como segunda lona de cintur6n. Sin embargo, el aumento resultante en la distancia inter-lonas da lugar a problemas relacionados con un aumento en la anchura total de la parte de rodadura y un aumento en la cantidad de calor generado durante el giro del neumatico, degradando por esa raz6n la durabilidad termica del neumatico.

Por consiguiente, de acuerdo con la presente invenci6n, se da prioridad a la reducci6n de la deformaci6n inter-lonas por cizallamiento debida a la deformaci6n por curvatura del cintur6n mediante el aumento de la diferencia en la elongaci6n circunferencial de las lonas de cintur6n vecinas, y se proporcionan los bordes laterales de la lona de cintur6n mas interna con proyecciones que adoptan una forma convexa radialmente hacia afuera, con referencia a la posici6n de intersecci6n de esa lona de cintur6n relativa al plano ecuatorial del neumatico.

Con la estructura de cinturones del neumatico de acuerdo con la presente invenci6n, de manera general, las dos lonas de cintur6n estrechas en el lado de lona interna que tienen un angulo de intersecci6n pequeno de los cordones de cintur6n relativo al plano ecuatorial del neumatico sufren una elongaci6n pequena en la direcci6n circunferencial, mientras que las dos lonas de cintur6n anchas en el lado de lona externa de estas lonas de cintur6n estrechas que tienen un angulo de intersecci6n pequeno de los cordones de cintur6n relativo al plano ecuatorial del neumatico sufren una elongaci6n grande en la direcci6n circunferencial. Por consiguiente, cuando el cintur6n esta sometido a una deformaci6n por curvatura radialmente hacia adentro, tal como se observa en la secci6n de lado a lado del cintur6n, una selecci6n 6ptima de la posici6n del eje neutral de la curvatura debido a que se disponen las proyecciones mencionadas anteriormente hace posible situar la totalidad de la regi6n central del cintur6n en el lado de compresi6n circunferencial, para situar las partes laterales de las lonas de cintur6n estrechas del lado de lona interna en el lado de tensi6n circunferencial, y situar las regiones anchas en las partes laterales de las lonas de cintur6n anchas del lado de lona externa en el lado de compresi6n circunferencial. Gracias a ello, los bordes laterales y las regiones vecinas de la lona de cintur6n estrecha como segunda lona de cintur6n mas interna se situan en el lado de tensi6n circunferencial, mientras que la lona de cintur6n ancha como tercera lona de cintur6n se situa en el lado de compresi6n circunferencial, haciendo posible preservar una diferencia grande en elongaci6n y por esa raz6n reducir de manera efectiva la deformaci6n por cizallamiento debida a la curvatura circunferencial.

Esto se ilustra en la grafica de la Figura 1, a partir de la cual puede entenderse que debido a que se disponen las proyecciones para los bordes laterales de la lona de cintur6n estrecha mas interna, la deformaci6n inter-lonas por cizallamiento que ocurre entre la lona de cintur6n estrecha mas interna y la segunda lona de cintur6n estrecha, y tambien entre la segunda lona de cintur6n estrecha y la tercera lona de cintur6n ancha, debido a que la deformaci6n por curvatura aumenta gradualmente en la regi6n central del cintur6n hacia el plano ecuatorial del neumatico, y disminuye gradualmente hacia los bordes laterales, ambas cosas opuestas al caso mostrado en la Figura 11.

Por el contrario, debido a que se disponen las proyecciones para los bordes laterales de la lona de cintur6n estrecha mas interna, la deformaci6n inter-lonas por cizallamiento debida a la tensi6n ocurre en los bordes laterales de cada lona de cintur6n con un grado similar al caso mostrado en la Figura 11, a pesar de que la reducci6n de la deformaci6n inter-lona por cizallamiento mencionada anteriormente de vida a la deformaci6n por curvatura hace posible reducir de manera efectiva la deformaci6n total por cizallamiento en los bordes laterales de la lona de cintur6n como un todo, para evitar de manera ventajosa la formaci6n de grietas en los bordes laterales de las lonas de cintur6n estrechas en el lado de lona interna.

Con el fin de conseguir una reducci6n tal de la deformaci6n inter-lona por cizallamiento debida a la deformaci6n por curvatura, se requiere que las proyecciones de la lona de cintur6n estrecha mas interna, en particular sus picos, se situen en los bordes laterales de esa lona de cintur6n, es decir, en la regi6n comprendida en un intervalo entre un 60% y un 95% de la anchura (W1) de la lona de cintur6n estrecha en ambos lados del plano ecuatorial del neumatico.

De esta manera, es posible reducir de manera selectiva la deformaci6n por cizallamiento entre los bordes laterales de la lona de cintur6n mas interna y los bordes laterales de la segunda lona de cintur6n. Sin embargo, si las proyecciones se situan en una regi6n por debajo del 60%, la deformaci6n por cizallamiento tiende a aumentar aun cuando puede reducirse la deformaci6n por cizallamiento debida a la curvatura entre ambas lonas de cintur6n en las regiones adyacentes a la parte central. Por otro lado, si las proyecciones se situan en una regi6n por encima del 95%, los picos de las proyecciones se situan en el lado externo en la direcci6n de la anchura del cintur6n, dando

lugar a una efectividad pobre en la provisi6n de las proyecciones.

En este caso, se prefiere que la altura (C) maxima de proyecci6n de las proyecciones en los bordes laterales de la lona de cintur6n estrecha mas interna, que se define con referencia a la superficie de la periferia interna de la lona mas interna en su intersecci6n con el plano ecuatorial del neumatico, es decir, medida en la direcci6n radial del neumatico a partir de una lfnea recta, que es tangente a la proyecci6n en la superficie de la periferia interna de la lona de cintur6n estrecha y se extiende en paralelo con el eje central del neumatico, este comprendido en un intervalo de:

0 < C < 3 x d1

donde d1 es el diametro de los cordones de cintur6n de la mencionada lona mas interna.

En otras palabras, cuando no se disponen las proyecciones en los bordes laterales de la lona de cintur6n estrecha mas interna, no puede reducirse la deformaci6n inter-lona por cizallamiento debida a la deformaci6n por curvatura, mientras que si la altura maxima de proyecci6n de las proyecciones no es inferior a 3d1, las grietas inter-lona formadas en la parte central de la anchura del cintur6n muestran un desarrollo en un grado que resulta demasiado grande.

En el neumatico para vehfculos pesados tal como se explic6 anteriormente, si las anchuras de la lona de cintur6n estrecha interna y de la segunda lona de cintur6n estrecha mas interna estan comprendidas en un intervalo entre 0,25 y 0,5 veces la anchura de rodadura (TW), las lonas de cintur6n estrechas muestran la funci6n de supresi6n del crecimiento diametral, y a pesar de eso evitan de manera efectiva la formaci6n de grietas desde los bordes laterales de las lonas de cintur6n.

Particularmente, si la anchura es menor que 0,25 veces, los problemas mencionados anteriormente asociados a la cantidad de calor generado y a la magnitud del desgaste estan probablemente causados por el crecimiento diametral del neumatico, mientras que si es mayor que 0,5 veces, adicionalmente al aumento en la deformaci6n por cizallamiento en los bordes laterales de las lonas de cintur6n mencionado anteriormente, se provocan problemas adicionales de manera probable tales como degradaci6n en la vibraci6n y comodidad en la conducci6n.

En este caso, se prefiere que el angulo de intersecci6n de los cordones de cintur6n en las lonas de cintur6n estrechas relativo al plano ecuatorial del neumatico este comprendido en un intervalo entre 3° y 10°, con el fin de que las lonas de cintur6n muestren una alta resistencia a la tensi6n circunferencial y por esa raz6n mejoren la durabilidad de cintur6n. Si el angulo de intersecci6n es menor que 3°, la elongaci6n de las lonas de cintur6n en la direcci6n circunferencial ira practicamente mas alla de las expectativas, con el resultado de que el desgaste no uniforme esta provocado probablemente por una diferencia excesiva en la resistencia a la tensi6n circunferencial entre la regi6n central y las regiones laterales, y una excesiva longitud de contacto con el suelo en las regiones laterales de la banda de rodadura. Por otro lado, si el angulo de intersecci6n es menor que 10°, la resistencia a la tensi6n circunferencial de las lonas de cintur6n estrechas y, por lo tanto, la fuerza de supresi6n del crecimiento diametral se empobrece, aumentando por ello la cantidad de calor generado y la magnitud del desgaste, con una tendencia aumentada a la separaci6n de corte.

Se prefiere tambien que la anchura de al menos una lona de cintur6n ancha este comprendida en el intervalo entre 0,60 y 0,8 veces la anchura de rodadura (TW), con el fin de suprimir de manera efectiva la deformaci6n en los bordes laterales de las lonas de cintur6n, y a pesar de eso preservar una excelente resistencia contra el desgaste a la potencia de toma de curvas. Si la anchura de la lona de cintur6n ancha es menor que 0,6 veces, la funci6n de supresi6n del crecimiento diametral y la resistencia contra el desgaste en la parte de la banda de rodadura se degradan inevitablemente, mientras que si es mayor que 0,8 veces, tienden a producirse fallos de separaci6n en los bordes laterales de las lonas de cintur6n.

En este caso, se prefiere que el angulo de intersecci6n de los cordones de cintur6n de las lonas de cintur6n anchas relativo al plano ecuatorial del neumatico este comprendido en un intervalo entre 15° y 35°, con el fin de mejorar la propiedad contra el desgaste a la potencia de toma de curvas.

Tambien se prefiere que la anchura media de las lonas de cintur6n anchas difiera de la anchura media de las lonas de cintur6n estrechas en una magnitud comprendida en un intervalo entre 0,2 y 0,4 veces la anchura de rodadura (TW), con el fin de proporcionar una supresi6n bien balanceada de la deformaci6n inter-lona y la propiedad contra del desgaste de una manera altamente sofisticada.

Breve descripcian de los dibujos

La presente invenci6n se describira a continuaci6n con detalles adicionales, haciendo referencia a los dibujos que acompanan, en los cuales:

La Figura 1 es una grafica que muestra efectos ventajosos a los que da lugar el neumatico de acuerdo con la presente invenci6n;

La Figura 2 es una vista en secci6n de lado a lado que muestra la mitad derecha del neumatico de acuerdo con una realizaci6n de la presente invenci6n;

La Figura 3 es una vista de corte plana que muestra la mitad derecha del cintur6n; Las Figuras 4(a) a 4(d) muestran de manera esquematica ejemplos de la proyecci6n que se dispone para la lona de cintur6n estrecha mas interna;

La Figura 5 muestra esquematicamente el modo de medir la altura maxima de proyecci6n;

La Figura 6 muestra esquematicamente la estructura laminada basica de la lona de cintur6n en los neumaticos de ensayo; Las Figuras 7(a) a 7(d) muestran esquematicamente la estructura del cintur6n del neumatico de ensayo tal

como se utiliza en el Ejemplo 1;

La Figura 8 muestra el resultado de las mediciones con respecto a la longitud de crecimiento de la grieta en el Ejemplo 1; La Figura 9 muestra esquematicamente la estructura del cintur6n del neumatico de ensayo tal como se utiliza en

el Ejemplo 2;

La Figura 10 es una vista en secci6n de lado a lado que muestra la mitad derecha de un neumatico convencional; y La Figura 11 es una grafica que muestra la tasa de deformaci6n inter-lona por cizallamiento que ocurre en el

neumatico convencional. (Sfmbolos de Referencia)

1.

Parte de la banda de rodadura

2.

Parte del flanco lateral

3.

Parte del tal6n

4.

Nucleo del tal6n

5.

Carcasa radial

6.

Cintur6n 7, 10. Proyecciones

9. Eje neutral W1. Anchura de la lona de cintur6n estrecha mas interna

x.

Plano ecuatorial del neumatico 1B, 2B, 3B, 4B. Lonas de cintur6n

l.

Lfnea recta

C.

Altura maxima de proyecci6n θ1, θ2, θ3, θ4. Angulos de cord6n de cintur6n relativos al plano ecuatorial del neumatico C12, C23, CC12, CC23. Longitudes de crecimiento de grieta

Mejor modo para llevar a cabo la invencian

La vista en secci6n de lado a lado de la Figura 2 muestra la mitad derecha de un neumatico de acuerdo con una realizaci6n de la presente invenci6n, que esta situado en una postura como si estuviera montado en una llanta de diseno e inflado con una presi6n interna designada. El numero 1 de referencia denota una parte de la banda de rodadura, el numero 2 denota una parte del flanco lateral que se extiende de manera continua desde una parte lateral de la parte 1 de banda de rodadura radialmente hacia adentro, y el numero 3 denota una parte del tal6n que se extiende de manera continua en el lado de la periferia interior de la parte 2 del flanco lateral.

Se dispone una carcasa 5 radial que comprende al menos una capa de carcasa, que se extiende de una manera

toroidal entre nucleos 4 de tal6n opuestos en las partes de tal6n en ambos lados, y que sirve para reforzar la parte 1 de banda de rodadura, las partes 2 de los flancos laterales y las partes 3 del tal6n. La carcasa 5 radial tiene partes laterales que estan dobladas hacia arriba alrededor de los nucleos 4 de tal6n relevantes radialmente hacia afuera.

La carcasa 5 radial incluye una regi6n de corona que tiene un lado de periferia externa, en la cual se dispone una lona de cintur6n que comprende al menos 3 lonas, es decir, un cintur6n 6 que comprende 4 lonas de cintur6n en la realizaci6n ilustrada. Entre estas lonas de cintur6n, la lona de cintur6n mas interna y una segunda lona de cintur6n mas interna adyacente a y dispuesta sobre el lado de la periferia externa de la lona de cintur6n mas interna constituyen ambas lonas 1B, 2B de cintur6n estrechas en el lado de lona interna, y una tercera lona de cintur6n y la lona de cintur6n mas externa dispuesta sobre el lado de la periferia externa de las lonas 1B, 2B de cintur6n constituyen ambas lonas 3B, 4B de cintur6n anchas en el lado de lona externa.

Tal como se muestra en la vista de corte plana de la Figura 3, entre las lonas de cintur6n respectivas, la lona 1B de cintur6n estrecha mas interna tiene una anchura W1 medida en la direcci6n de la anchura del neumatico, que es mayor que la anchura W2 de la lona 2B de cintur6n estrecha como segunda lona. La lona 3B de cintur6n ancha como tercera lona de cintur6n tiene una anchura W3 que es mayor que las anchuras de las lonas 1B, 2B de cintur6n estrechas. La lona 4B de cintur6n ancha mas externa tiene una anchura W4 que es mayor que la anchura de la lona 1B de cintur6n estrecha mas interna, pero menor que la anchura de la tercera lona 3B de cintur6n.

Se prefiere que las anchuras W1, W2 de las lonas 1B, 2B de cintur6n estrechas esten comprendidas en un intervalo entre 0,25 y 0,5 veces la anchura de rodadura TW, y que las anchuras W3, W4 de las lonas 3B, 4B de cintur6n anchas esten comprendidas en un intervalo entre 0,6 y 0,8 veces la anchura de rodadura TW.

Se prefiere tambien que la diferencia entre la anchura media de las lonas 3B, 4B de cintur6n anchas y la anchura media de las lonas 1B, 2B de cintur6n estrechas este comprendida en el intervalo entre 0,2 y 0,4 veces la anchura de rodadura TW.

Las lonas 1B, 2B de cintur6n estrechas incluyen cordones de cintur6n constituidos por un material de baja elongaci6n tal como acero, fibra de poliamida aromatica, etc., tienen un angulo θ1, θ2, de intersecci6n relativo al plano x ecuatorial del neumatico que esta comprendido en un intervalo entre 3° y 10°. De manera similar, los cordones de cintur6n de las lonas 3B, 4B de cintur6n anchas tienen un angulo θ3, θ4 de intersecci6n relativo al plano x ecuatorial del neumatico que es mayor que el angulo de intersecci6n θ1, θ2, y que esta comprendido en un intervalo entre 15° y 35°. Se prefiere que, tal como se muestra en la Figura 3, estos cordones de cintur6n se extiendan en direcciones opuestas de manera relativa al plano ecuatorial del neumatico, entre lonas de cintur6n adyacentes.

En la disposici6n mencionada anteriormente de las lonas de cintur6n, tal como se muestra en la vista alargada del cintur6n 6 ilustrado en la Figura 5, el borde lateral de la lona 1B de cintur6n estrecha mas interna, es decir, la regi6n incluida en el seno de un intervalo entre el 60% y el 95% de la anchura W1 de la lona 1B de cintur6n estrecha en ambos lados del plano x ecuatorial del neumatico, esta formado parcialmente o enteramente como una proyecci6n que es convexa radialmente hacia afuera, mediante la interposici6n de un material de caucho, un conformado apropiado del caucho de rodadura, etc., por ejemplo. La proyecci6n 7 tiene la altura maxima C de proyecci6n en la superficie de la periferia interna, que se mide en la intersecci6n de la lona 1B de cintur6n estrecha mas interna con el plano x ecuatorial del neumatico, en la direcci6n radial del neumatico desde una lfnea l recta, que es tangente a la superficie de la periferia interna de la lona 1B de cintur6n estrecha y se extiende en paralelo con el eje central del neumatico, donde la altura C maxima de proyecci6n esta comprendida en el intervalo de:

0 < C < 3 x d1

donde d1 es el diametro de los cordones de cintur6n de la lona 1B de cintur6n estrecha.

Debe indicarse que en la Figura 4(a), debido a que se dispone la proyecci6n 7 para la lona 1B de cintur6n estrecha mas interna, la segunda lona 2B de cintur6n estrecha tambien se forma con una proyecci6n 8 que es convexa radialmente hacia afuera, a pesar de que la formaci6n de una proyecci6n 8 tal no es un requerimiento de la presente invenci6n.

Con el cintur6n 6 construido tal como se describi6 anteriormente, cuando el cintur6n 6 sufre una deformaci6n por curvatura debido a la deformaci6n comprensiva de la regi6n de contacto con el suelo en la parte de la banda de rodadura debido a la rodadura de un neumatico cargado, el eje 9 neutral de la curvatura se extiende como se muestra mediante una lfnea imaginaria en la Figura 4(a), de tal manera que las partes laterales de la lona 3B de cintur6n ancha se extienden, sobre un intervalo mas amplio, en el lado de compresi6n circunferencial, comparado con el caso en el que la lona de cintur6n mas interna no se dispone con las proyecciones, es decir, comparado con la extensi6n convencional del eje 9 neutral tal como se muestra en la Figura 4(b).

Por consiguiente, cuando se observa en secci6n transversal en la ubicaci6n adyacente al borde lateral de la lona 2B de cintur6n estrecha como segunda lona, por ejemplo, en la secci6n transversal en posici6n C-C en la Figura 4(a), tiene lugar la elongaci6n/contracci6n circunferencial de la lona 2B de cintur6n estrecha que tiene una elevada rigidez

circunferencial, y la lona 3B de cintur6n ancha que tiene una baja rigidez, tal como se muestra esquematicamente en la Figura 4(c), de tal manera que la lona 3B de cintur6n ancha esta sometida a una deformaci6n por compresi6n circunferencial mientras que la lona 2B de cintur6n estrecha esta sujeta a una deformaci6n por elongaci6n circunferencial. En este caso, la diferencia en elongaci6n entre la lona 2B de cintur6n estrecha y la lona 3B de cintur6n ancha es mucho mayor comparada con el caso de la Figura 4(d), que muestra el modo de elongaci6n/contracci6n en una posici6n seccional similar a la de la Figura 4(b). Esto significa de la deformaci6n interlona por cizallamiento entre los bordes laterales de la lona 2B de cintur6n estrecha y la lona 3B de cintur6n ancha puede ser reducida de manera efectiva.

En referencia a la Figura 1, puede entenderse que las deformaciones inter-lona por cizallamiento debidas a las fuerzas de tracci6n entre los bordes laterales de la lona 1B de cintur6n estrecha mas interna y la segunda lona 2B de cintur6n estrecha, per se, no se reducen sustancialmente.

Debe apreciarse que puede llevarse a cabo la medici6n de la altura maxima C de proyecci6n de la proyecci6n 7 dispuesta para los bordes laterales de la lona 1B de cintur6n estrecha mas interna, tal como se muestra en la Figura 5, midiendo la distancia entre el borde de la periferia interna del cord6n de cintur6n situado en el lado radial mas externo y una lfnea l recta, que pasa por la posici6n media de los bordes de la periferia interna de seis cordones de cintur6n, es decir, tres cordones de cintur6n a cada lado del plano x ecuatorial del neumatico, en la intersecci6n de la lona 1B de cintur6n estrecha y el plano x ecuatorial, y que se extiende en paralelo con el eje central del neumatico hasta una ubicaci6n adyacente al borde lateral de la lona 1B de cintur6n estrecha.

Ejemplo 1

Se prepararon neumaticos de ensayo que tienen un tamano de 4000R57, y una estructura de cinturones de seis lonas y una anchura de rodadura tal como se muestra en la Figura 6, en los que las posiciones de altura maxima de proyecci6n de las proyecciones estan situadas en una posici6n del 78% a ambos lados del plano x ecuatorial del neumatico. La altura C maxima de proyecci6n de estas proyecciones se vari6 tal como se muestra en las Figuras 7(a) a 7(d) para evaluar la durabilidad del cintur6n, y se obtuvieron los resultados que se muestran en la Figura 8. Incidentalmente, el diametro de los cordones de cintur6n de la lona de cintur6n mas interna era de 2,5 mm.

En este punto, la evaluaci6n se llev6 a cabo montando los neumaticos de ensayo en una llanta que tenfa una anchura de llanta de 74 cm, ajustando la presi6n interna de inflado a 700 Pa, y sometiendo a los neumaticos de ensayo a rodadura bajo condiciones de carga en un tambor de ensayos con un diametro de 5,0 m, a una temperatura de 30°C y a una velocidad de 10 Km/h. En este caso, el peso de la carga fue de un 150% del peso prescrito por los estandares TRA, y la fuerza lateral aplicada a la superficie de la banda de rodadura fue fijada en 0,1G. Despues de 240 horas de rodadura de los neumaticos de ensayo, cada uno de los neumaticos se cort6 en 4 posiciones circunferenciales en la direcci6n de anchura, para medir los crecimientos de la longitud de las grietas que aparecieron en los bordes laterales, etc., de las lonas de cintur6n.

Este ensayo de evaluaci6n revel6 que, para el neumatico convencional en el que se forman ranuras en la lona 1B de cintur6n estrecha mas interna, y tambien para los neumaticos 1 a 4 de ejemplo, ocurri6 una formaci6n de grietas C1, C2, C3 tal como se explic6 con referencia a la Figura 10, desde los bordes laterales de las dos lonas 1B, 2B de cintur6n estrechas en el lado de lona interna. Por consiguiente, con las posiciones de borde lateral de la segunda lona 2B de cintur6n estrecha como referencia, se midieron la maxima longitud C12 de las grietas entre las dos lonas de cintur6n estrechas y la maxima longitud C23 de las grietas entre la segunda lona 2B de cintur6n y la tercera lona 3B de cintur6n.

Por otro lado, tambien se revel6 que, debido al aumento en la altura C maxima de proyecci6n de las proyecciones proporcionadas para la lona 1B de cintur6n estrecha, la formaci6n de las grietas inter-lona en el cintur6n ocurri6 desde el plano x ecuatorial del neumatico hacia los bordes laterales de cintur6n. Por consiguiente, tambien se midi6 la distancia CC12 de las grietas entre las lonas de cintur6n estrechas desde el plano x ecuatorial del neumatico y se midi6 la distancia CC23 de las grietas entre la segunda lona 2B de cintur6n y la tercera lona 3B de cintur6n desde el plano x ecuatorial del neumatico.

Puede entenderse a partir de la Figura 8 que si la altura maxima C de proyecci6n de las proyecciones esta comprendida en el intervalo 0 < C < 3 x d1, entonces las grietas que crecen desde cualquier direcci6n pueden ser evitadas de manera efectiva.

En otras palabras, si la altura maxima de proyecci6n no es mayor que cero, las grietas que crecen desde los bordes laterales de las lonas 1B, 2B de cintur6n estrechas se hacen demasiado largas, mientras que si no es mayor que 3d1, las grietas que crecen desde el lado del plano x ecuatorial del neumatico se hacen abruptamente largas.

Ejemplo 2

Se prepararon neumaticos de ensayo con la misma estructura basica que los neumaticos de ensayo utilizados en el Ejemplo 1, en los que la altura maxima de proyecci6n de la lona 1B de cintur6n estrecha mas interna era de 3 mm (= 1,2 x d1), y la tercera lona 3B de cintur6n ancha se dispone con proyecciones 10 en ubicaciones que corresponden a los bordes laterales de la lona 1B, 2B de cintur6n estrecha de manera que sean convexas radialmente hacia afuera, tal como se muestra en la Figura 9. Para estos neumaticos de ensayo, la durabilidad del cintur6n se evalu6 de una manera similar al Ejemplo 1. Se ha revelado, tal como se muestra simb6licamente mediante cfrculos (o) y cuadrados

(0) en la grafica de la Figura 8, que C12 y C23 pueden reducirse a 28 mm y 30 mm, respectivamente, y tanto CC12 5 como CC23 pueden reducirse a 0 mm.

Particularmente, esto esta basado en el hecho de que, debido a que se disponen proyecciones 10 para la lona 3B de cintur6n ancha, las partes laterales de esa lona 3B de cintur6n tienen regiones aumentadas que estan incluidas en el lado de compresi6n, haciendo posible aumentar la diferencia en elongaci6n/contracci6n en la direcci6n circunferencial del cintur6n para de ese modo reducir adicionalmente la deformaci6n por cizallamiento entre las

10 lonas internas y externas.

Claims (6)

1. REIVINDICACIONES

   1.-Un neumatico radial para vehfculos pesados que comprende una carcasa (5) radial que tiene una regi6n de corona, dos capas de lonas (1B, 2B) de cintur6n en un lado de lona interna, y al menos una capa de lonas (3B, 4B) de cintur6n anchas en un lado de lona externa, que es mayor en anchura (W) que dichas lonas de cintur6n estrechas, en el que dichas lonas de cintur6n estrechas y dicha al menos una lona de cintur6n ancha estan dispuestas de manera secuencial en una periferia externa de la mencionada regi6n de corona,

   donde las dos lonas de cintur6n estrechas mencionadas comprenden cordones de cintur6n que intersectan un plano

   (x) ecuatorial del neumatico con un angulo (θ1, θ2) de intersecci6n que es menor que aquel (θ3, θ4) de los cordones de cintur6n de las mencionadas lonas de cintur6n anchas, donde los mencionados cordones de cintur6n de las lonas de cintur6n se extienden en direcciones que se intersectan mutuamente entre lonas adyacentes, donde dichas lonas de cintur6n estrechas incluyen una lona mas interior con bordes laterales, cada uno de los cuales forman una proyecci6n (7) que es convexa radialmente hacia afuera, en la que la proyecci6n tiene un pico en la regi6n comprendida dentro de un intervalo entre el 60% y el 95% de la anchura (W1) de la lona de cintur6n estrecha a traves del plano ecuatorial del neumatico; y donde la mencionada lona mas interna tiene una superficie periferica interna con un radio en los mencionados bordes laterales, donde dicho radio no es mayor que un radio de referencia de la superficie de la periferia interna de la lona mas interna en su intersecci6n con el mencionado plano ecuatorial del neumatico.
2. 2.-Un neumatico radial para vehfculos pesados de acuerdo con la reivindicaci6n 1, en el que los bordes laterales de la mencionada lona de cintur6n estrecha mas interna incluyen proyecciones que son convexas radialmente hacia un lado externo, donde dichas proyecciones tienen una altura (C) maxima de proyecci6n definida con referencia a la superficie periferica interna de la mencionada lona mas interna en su intersecci6n con el mencionado plano ecuatorial del neumatico, donde dicha altura maxima de proyecci6n esta comprendida en el intervalo de:

   0 < C < 3 x d1

   donde d1 es un diametro de los cordones de cintur6n de la mencionada lona mas interna.
3. 3.- Un neumatico radial para vehfculos pesados de acuerdo con la reivindicaci6n 1 6 la reivindicaci6n 2, en el que las mencionadas lonas de cintur6n estrechas tienen una anchura que esta comprendida en un intervalo entre 0,25 y 0,5 veces una anchura de rodadura (TW), y el angulo de intersecci6n de los cordones de cintur6n relativo al plano ecuatorial del neumatico esta comprendido en un intervalo entre 3° y 10°.
4. 4.-Un neumatico radial para vehfculos pesados de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la mencionada lona de cintur6n ancha tiene una anchura (W3, W4) que esta comprendida en un intervalo entre 0,60 y 0,8 veces la anchura de rodadura (TW), y el angulo de intersecci6n de los cordones de cintur6n relativo al plano ecuatorial del neumatico esta comprendido en un intervalo entre 15° y 35°.
5. 5.-Un neumatico radial para vehfculos pesados de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que una anchura media de la mencionada al menos una lona de cintur6n ancha difiere de una anchura media de las lonas de cintur6n estrechas mencionadas en una cantidad que esta comprendida en un intervalo entre 0,2 y 0,4 veces la anchura de rodadura (TW).
6. 6.-Un neumatico radial para vehfculos pesados de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la lona de cintur6n ancha se proporciona con proyecciones (10) en ubicaciones que corresponden a los bordes laterales de la lona de cintur6n estrecha de manera que sean convexas radialmente hacia afuera.