ES2616490T3

ES2616490T3 - Cable de acero para reforzar un artículo de caucho y cubierta de neumático

Info

Publication number: ES2616490T3
Application number: ES13190988.9T
Authority: ES
Inventors: Hideki Masubuchi; Keisuke Nakamura
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2010-04-28
Publication date: 2017-06-13
Anticipated expiration: 2030-04-28
Also published as: EP2426255B1; EP2700746A1; CN103790046B; CN102414364A; EP2426255A4; CN103790046A; CN102414364B; WO2010126084A1; US20120043003A1; US9327555B2; US20140158271A1; JP5607033B2; EP2700746B1; EP2426255A1; JPWO2010126084A1; US8833414B2

Abstract

Un neumático que tiene una carcasa (22) que comprende una cubierta de cordones orientados radialmente, así como al menos cuatro capas de bandas (24) cada una con cordones ordenados, que están cruzados entre las capas laminadas situadas en el lado exterior en la dirección radial en el segmento de rodadura de la carcasa (22), en el que se utiliza en siguiente cordón de acero a modo de cordón constituyente de al menos dos capas de bandas (24): un cordón de acero para el refuerzo de artículos de caucho con una estructura de multi-trenzado formada retorciendo una pluralidad de filamentos de recubrimiento (2), formados retorciendo una pluralidad de filamentos, alrededor de un filamento de núcleo (1), formado retorciendo una pluralidad de filamentos, y el filamento de núcleo (1) estando constituido por una estructura de al menos tres-capas-trenzadas formada retorciendo una pluralidad de filamentos de núcleo y filamentos de recubrimiento en el que la menor resistencia bs a la rotura por tracción del filamento y la mayor resistencia a la rotura por tracción del cordón de acero Bc, satisfacen la relación representada por la siguiente fórmula: bs / Bc × 100 >= 0,65; caracterizado porque hay de siete a nueve filamentos de recubrimiento (2) retorcidos alrededor del filamento de núcleo (1).

Description

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DESCRIPCION

Cable de acero para reforzar un artlcuio de caucho y cubierta de neumatico Campo tecnico

La presente invencion se refiere a un cordon de acero para el refuerzo de artlculos de caucho y una cubierta de neumatico (en lo sucesivo, tambien denominado simplemente como "cordon" o "neumatico"), y mas particularmente, a un cable de acero para el refuerzo de artlculos de caucho usados adecuadamente para una cubierta radial de neumatico para un vehlculo pesado, tal como un vehlculo de transporte o una maquina de construccion, y un neumatico que utiliza la misma.

Antecedentes de la tecnica

Dado que un neumatico para un vehlculo de construccion rueda sobre superficies de terreno accidentado, y, al mismo tiempo, se somete a una carga pesada, se requiere una alta resistencia a la traccion (carga de rotura) en los cordones de acero utilizados para una capa de refuerzo, tal como una carcasa o una banda para un neumatico para el vehlculo de construccion. En consecuencia, para dichas capas de refuerzo, se utiliza generalmente un cordon de acero con una estructura llamada de multi-trenzado tal como una estructura 7x(3+9) o una estructura 7*(3+9+15) en el que se retuerce una pluralidad de filamentos de recubrimiento alrededor de un filamento de nucleo.

Ademas, puesto que el neumatico para un vehlculo de construccion sufre frecuentemente danos como resultado de una carga pesada mientras que esta en contacto con la superficie de un terreno accidentado, se han tomado contramedidas, tales como el uso de un cordon de gran diametro como cordon de refuerzo, y el uso del mencionado acero de alta resistencia a la traccion para aumentar la resistencia de rotura por traccion por unidad de superficie del cordon, con el fin de aumentar la resistencia a la rotura por traccion en la direccion axial del cordon.

Sin embargo, se sabe de un problema relacionado con un cable multi-trenzado que es una pluralidad de filamentos retorcidos, y es que la resistencia del cordon es menor que el total de las resistencias de los cables hasta tal punto que no se puede explicar con la disminucion atribuible al angulo de retorcimiento. Para hacer frente al problema, por ejemplo, el Documento de Patente 1 describe una tecnica para evitar la rotura prematura de una parte de los cables con el fin de suprimir la disminucion de la resistencia en la direccion axial del cordon.

El Documento de Patente 2 describe una tecnica para mejorar la propiedad de resistencia al corte de un cordon de acero para el refuerzo de artlculos de caucho con una estructura de multi-trenzado en el que se retuerce una pluralidad de filamentos de recubrimiento alrededor de una pluralidad de filamentos de nucleo colocados en una orientacion mutuamente paralela, sin aumentar el peso de caucho del neumatico y sin generar la propagacion de una etapa temprana de una grieta entre los cordones vecinos, haciendo que el numero de filamentos de nucleo, el numero de filamentos de recubrimiento, el paso de torsion de los filamentos de recubrimiento y los diametros de los filamentos de recubrimiento satisfagan cada uno un relacion predeterminada.

Ademas, el Documento de Patente 3 describe una tecnica para mejorar la propiedad de resistencia al corte de un cordon de acero con una estructura de multi-trenzado en el que se han retorcido filamentos de recubrimiento alrededor de filamentos de nucleo, sin disminuir la resistencia de la direccion axial del cordon, haciendo que la relacion entre el diametro mlnimo del perfilado del perfil del cordon en la seccion transversal perpendicular a los ejes

del cordon y el diametro maximo del mismo y la relacion entre el diametro del cable que constituye la capa mas

exterior del filamento de recubrimiento y el diametro del filamento de recubrimiento, esten cada uno en un intervalo predeterminado.

Documentos relacionados en el estado de la tecnica

Documentos de Patente

Documento de Patente 1: WO 01/034900 (reivindicaciones o similares)

Documento de Patente 2: Publicacion de solicitud de patente japonesa no examinada N°. 2002-339277

(reivindicaciones o similares)

Documento de Patente 3: Publicacion de solicitud de patente japonesa no examinada No. 2006-22440

(reivindicaciones o similares).

Se llama la atencion sobre la divulgacion de EP 0987128, que muestra un neumatico acorde con el preambulo de la reivindicacion 1.

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Sumario de la invencion

Problemas que debe resolver la invencion

No obstante, el uso de un cordon de acero convencional como elemento de refuerzo en un neumatico para un vehlculo de construction no ha sido muy satisfactorio bajo las circunstancias que se describen a continuation. Mas particularmente, las bandas, especialmente la capa de mas interior de la banda, de un neumatico para un vehlculo de construccion obligado a rodar sobre superficies accidentadas, se doblan mucho, cuando se pisa sobre un saliente relativamente obtuso, y se ha observado a menudo que una fuerza de traction en la direction axial del cordon conduce a la rotura prematura del cordon de acero para refuerzo. Al mismo tiempo, cuando las bandas de rodadura pisan sobre un saliente relativamente puntiagudo, las bandas se doblan localmente, y se ha observado a menudo que la rotura del cordon se produce debido a una fuerza de corte causada por el saliente sobre una capa de refuerzo de la banda mas cercana a la superficie de la pisada.

De lo anterior se deduce que, para un cordon de acero que se utiliza como material de refuerzo para un neumatico de vehlculo de la construccion, se necesitan tanto la resistencia a la traccion en la direccion axial del cordon como la resistencia en la direccion de corte. En el caso de una capa de banda gruesa, cuando se dobla al pisar en un saliente, un cordon de banda del lado interior, esto es, situado en un lado exterior de una curva, sufre facilmente una fuerza de traccion que conduce a alargamiento de rotura. En consecuencia, se requiere una capa de banda que sea lo mas delgada posible.

Por consiguiente, un objeto de la presente invencion es proporcionar un cordon de acero para reforzar un artlculo de caucho, que tiene una durabilidad mejorada frente a los llamados cortes, tales como muescas y perforaciones, que se generan en el caso de pisar un saliente obtuso o puntiagudo, sin disminuir la resistencia en la direccion axial del cordon, y sin aumentar el espesor en la direccion radial, es decir, sin aumentar el peso del neumatico, as! como un neumatico que utiliza el cordon de acero como material de refuerzo para reforzar un artlculo de caucho, especialmente un neumatico de vehlculo para la construccion.

Medios para resolver los problemas

Con el fin de resolver los problemas anteriores, los presentes inventores estudiaron intensamente para descubrir que el objeto se puede alcanzar mediante la adoption de la siguiente constitution, completando as! la presente invencion.

Mas en particular, se proporciona un neumatico acorde con la presente invencion segun la revindication 1.

Con respecto al neumatico acorde con la presente invencion, es preferible que el diametro de filamento del filamento mas fino de los filamentos que constituyen el cordon de acero ds y el diametro del cordon de acero Dc, satisfagan la relation representada por la siguiente formula:

ds / Dc x 100 ^ 5,70

La presente invencion es particularmente valiosa para un neumatico de un vehlculo para la construccion.

Efectos de la invencion

Segun la presente invencion, se puede conseguir un cordon de acero para el refuerzo de artlculos de caucho, que tiene una llamada durabilidad mejorada frente cortes en el caso de pisar un saliente obtuso o puntiagudo, as! como un neumatico, especialmente un neumatico de vehlculo para la construccion, sin disminuir la resistencia en la direccion axial del cordon, y sin aumentar el peso del neumatico.

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 es una vista en section transversal de un cordon de acero para el refuerzo de artlculos de caucho en el Ejemplo 1.

La figura 2 es una vista en seccion transversal de un cordon de acero para el refuerzo de artlculos de caucho en el Ejemplo 2.

La figura 3 es una vista en seccion transversal de un cordon de acero para el refuerzo de artlculos de caucho en el Ejemplo convencional 1.

La figura 4 es una vista en seccion transversal de un cordon de acero para el refuerzo de artlculos de caucho en el Ejemplo Comparativo.

La figura 5 es una vista de media seccion en la direccion de la anchura del neumatico de un neumatico de una forma de realization de la presente invencion.

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Modo de realizacion de la invencion

Las formas de realizacion preferidas de la presente invencion se describiran especlficamente con referenda a los dibujos.

La figura 1 es una vista en seccion transversal de un cordon de acero para el refuerzo de artlculos de caucho de una forma de realizacion preferida de la presente invencion. El cordon de acero ilustrado para el refuerzo de artlculos de caucho es un cordon de acero para el refuerzo de artlculos de caucho con una estructura de multi-trenzado que se ha formado retorciendo filamentos de recubrimiento 2 alrededor de un filamento de nucleo 1, y el filamento de nucleo 1 esta constituido por una estructura de al menos de tres capas trenzadas formadas retorciendo filamentos de nucleo y los filamentos de recubrimiento (el ejemplo ilustrado: filamento de nucleo: tres capas, filamentos de recubrimiento: dos capas). Ademas, en la circunferencia exterior del cordon, se enrolla en forma de espiral un cable de envoltura 3 a lo largo de la circunferencia exterior del cordon.

En el ejemplo preferido mostrado en la figura 1, el filamento de nucleo 1 tiene una estructura de tres-capas- trenzadas de 3 + 9 + 15 y el filamento de recubrimiento 2 tiene una estructura de dos-capas-trenzadas de 3 + 9. Aunque todos los diametros del filamento del nucleo 1 y filamento de recubrimiento 2, y la estructura trenzada no deben estar particularmente restringidos, preferiblemente el filamento del nucleo 1 tiene una estructura de tres capas-trenzadas y el filamento de recubrimiento 2 ha tiene una estructura de dos capas- trenzadas con el fin de conseguir el objeto pretendido de la presente invencion. En otro ejemplo preferido, el filamento del nucleo tiene una estructura de tres-capas-trenzadas de 3 + 9 + 11 y el filamento de recubrimiento tiene una estructura de dos-capas- trenzadas de 3 + 8.

En la presente invencion, es esencial que la menor resistencia a la rotura por traccion de filamento bs y la mayor resistencia a la rotura por traccion del cordon de acero Bc satisfagan la relacion representada por la siguiente formula:

bs / Bc x 100 ^ 0,65;

y preferiblemente, por la formula siguiente:

bs / Bc x 100> 0,70.

En el caso de que la resistencia a la rotura por traccion bs y la resistencia a la rotura por traccion Bc tengan la relacion representada por la siguiente formula:

bs / Bc x 100 <0,65;

cuando el cordon de acero recibe una fuerza de cizallamiento, los filamentos sufren una rotura prematura anterior a la rotura del cordon de acero, y, en consecuencia, se hace diflcil obtener la resistencia requerida a la fuerza de cizallamiento.

En la presente invencion, es preferible que el diametro de filamento ds del filamento mas delgado de los filamentos que constituyen el cordon de acero con la estructura multi-trenzada y el diametro del cordon de acero Dc, satisfagan la relacion representada por la siguiente formula:

ds / Dc x 100 ^ 5,70,

y cuando se satisface la relacion representada por la siguiente formula:

ds / Dc x 100 <5,70,

tambien resulta diflcil obtener la resistencia requerida a la fuerza de cizallamiento.

Ademas, es preferible que se enrollen de 7 a 9 filamentos de recubrimiento 2 alrededor de un filamento de nucleo 1. En caso de que el numero de los filamentos de descubrimiento 2 sea 6 o inferior, se hace diflcil de obtener una resistencia a la traccion suficiente con respecto a la seccion transversal del cordon. Al mismo tiempo, en caso de que el numero de devanados de los filamentos de recubrimiento 2 sea 10 o superior, es necesario que el diametro de un filamento que constituye el filamento de nucleo 1 sea extremadamente grande, de tal modo que la rigidez a la flexion del cordon de acero es alta, y la deformacion superficial de los filamentos aumenta cuando se aplica el cordon de acero a un artlculo de caucho tal como un neumatico, y se hace diflcil obtener la suficiente resistencia a la fatiga.

Aun mas, es preferible que se realice una llnea de contacto entre cada filamento de nucleo 1 y el filamento de recubrimiento 2, y que, con el fin de evitar una rotura debida a la concentracion de tension, se aplique una estructura retorcida en la misma direccion.

Incluso mas, con el fin de garantizar la resistencia del artlculo de caucho, es preferible usar en los cables utilizados, un acero de alta resistencia a la traccion con un contenido de carbono de 0,80 a 1,00% en peso.

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La figura 5 muestra una vista de media seccion de un ejemplo preferido de los neumaticos de la presente invencion. El neumatico ilustrado tiene una carcasa 22 que comprende una cubierta de cordones orientados radialmente, asi como al menos cuatro capas de bandas 24 (seis capas en el ejemplo ilustrado) cada una con cordones ordenados, que se cruzan entre las capas laminadas, situadas en el lado exterior en la direccion radial del neumatico en una parte del segmento de rodamiento del mismo. En el dibujo, el signo de referencia 21 representa un nucleo del talon y el signo de referencia 23 representa una porcion de la banda de rodadura.

En el neumatico de la presente invencion, para los cordones que constituyen al menos dos capas de las bandas 24, se utilizan los cordones de acero para reforzar articulos de caucho de la presente invencion. De este modo, se puede conseguir una excelente durabilidad frente los cortes, sin disminuir la resistencia en la direccion axial del cordon, y sin aumentar el peso del neumatico. La presente invencion es particularmente valiosa cuando se aplica a un neumatico para un vehiculo de la construccion.

Ejemplos

A continuacion se describira la presente invencion de forma mas especifica por medio de Ejemplos.

Los cordones de acero del Ejemplo Convencional 1 (Fig. 3), Ejemplo Convencional 2, Ejemplo 1 (Fig. 1), Ejemplo 2 (Fig. 2), Ejemplo 3 y Ejemplo Comparativo (Fig. 4) se fabricaron de acuerdo con las condiciones enumeradas en la siguiente Tabla. Todos los cables utilizados para los cordones de acero eran de acero de alta resistencia a la traccion con un contenido de carbono del 0,82% en peso. Los cordones obtenidos se utilizaron para capas de bandas de un neumatico para un vehiculo de la construccion. Se llevaron a cabo las siguientes pruebas de evaluacion en los cordones de prueba y en los neumaticos de prueba.

(Resistencia a la rotura por cizallamiento)

Las resistencias a la rotura por cizallamiento de estos cordones de acero de muestra se evaluaron mediante un ensayo de impacto Charpy. Los resultados se expresaron mediante indices tomando como base el 100 para el cordon de acero acorde con el Ejemplo convencional. Cuanto mas alto es el valor, mejor es la resistencia a la rotura por cizallamiento.

(Peso del neumatico)

Se midieron los pesos de los respectivos neumaticos de prueba y se expresaron los resultados mediante indices tomando como base el 100 para el neumatico acorde con el Ejemplo convencional 1. El valor mas alto significa el mayor peso.

(Numero de cortes incurridos)

Respecto a los neumaticos de fabricados a modo de ensayo en el que aplicaron a las bandas los respectivos cordones de prueba, se asentaron en la llanta estandar segun el estandar TRA (EE.UU.), y se montaron en un vehiculo para la construccion, que estuvo rodando durante 1000 horas. A continuacion se conto el numero de cortes que alcanzaron la capa de banda se en la seccion equivalente a 1/5 de la longitud circunferencial de cada neumatico. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1

: Ejemplo Convencional 1 Ejemplo Convencional 2 Ejemplo 1 Ejemplo 2 Ejemplo comparativo Ejemplo 3

Estructura de cordon: 1+6 1+6 1+7 1+8 1+7 1+7

Filamento de cordon: Estructura 3+9+15 3+9+12 3+9+15 3+9+15 3+9+15 3+9+11

Resistencia de filamento nucleo bs (N): 215 180 300 350 300 230

Resistencia primer filamento de recubrimiento bs (N): 215 180 300 350 300 230

Resistencia segundo filamento de recubrimiento bs (N): 215 300 300 350 300 420

Diametro filamento de nucleo ds (mm): 0,290 0,260 0,350 0,400 0,350 0,300

Diametro primer filamento de recubrimiento ds (mm): 0,290 0,260 0,350 0,400 0,350 0,300

Diametro segundo filamento de recubrimiento ds (mm): 0,290 0,350 0,350 0,400 0,350 0,455

Filamento de recubrimiento: Estructura 3+9+15 3+9+12 3+9 3+9 3+9+15 3+9

Resistencia de filamento nucleo bs (N): 215 180 300 300 190 345

Resistencia primer filamento de recubrimiento bs (N): 215 180 300 300 190 345

Resistencia segundo filamento de recubrimiento bs (N): 215 300 - - 190 -

Diametro filamento de nucleo ds (mm): 0,290 0,260 0,395 0,350 0,270 0,395

Diametro primer filamento de recubrimiento ds (mm): 0,290 0,260 0,395 0,350 0,270 0,395

Diametro segundo filamento de recubrimiento ds (mm): 0,290 0,350 - - 0,270 -

Cordon: Resistencia cordon Bc (N) 34200 35500 34000 34100 37000 35000

Diametro cordon Dc(mm): 5,18 5,18 5,27 5,21 5,30 5,26

Valor bs/Bc x 100: 0,63 0,51 0,88 0,88 0,51 0,66

Valor ds/Dc x 100: 5,59 5,02 6,64 6,72 5,09 5,70

Resistencia a rotura por cizallamiento (Indice): 100 105 122 126 103 127

Peso neumatico (Indice): 100 100,3 100,3 100 100,5 100,1

Numero incurrido (n) de cortes: 12 10 1 1 14 1

A partir de los resultados de la evaluation mostrados en la Tabla 1, se encontro que cada uno de los cordones de acero de prueba de los Ejemplos 1 a 3 tiene una excelente resistencia a la rotura por cizallamiento en comparacion con los cordones de acero de prueba de los Ejemplos Convencionales y el Ejemplo Comparativo. En consecuencia, 5 se confirmo que, por la presente invention, se puede conseguir un neumatico para un vehlculo para la construction, cuya propiedad resistente al cizallamiento se ha mejorado.

Lista de: signos de referencia

1: Filamento de nucleo

2: Filamento de recubrimiento

3: Cable de envoltura

21: Nucleo del talon

22: Carcasa

23: Banda de rodadura

24: Banda

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un neumatico que tiene una carcasa (22) que comprende una cubierta de cordones orientados radialmente, as! como al menos cuatro capas de bandas (24) cada una con cordones ordenados, que estan cruzados entre las capas laminadas situadas en el lado exterior en la direccion radial en el segmento de rodadura de la carcasa (22),

5 en el que se utiliza en siguiente cordon de acero a modo de cordon constituyente de al menos dos capas de bandas (24):

un cordon de acero para el refuerzo de artlculos de caucho con una estructura de multi-trenzado formada retorciendo una pluralidad de filamentos de recubrimiento (2), formados retorciendo una pluralidad de filamentos, alrededor de un filamento de nucleo (1), formado retorciendo una pluralidad de filamentos,

10 y el filamento de nucleo (1) estando constituido por una estructura de al menos tres-capas-trenzadas formada retorciendo una pluralidad de filamentos de nucleo y filamentos de recubrimiento

en el que la menor resistencia bs a la rotura por traccion del filamento y la mayor resistencia a la rotura por traccion del cordon de acero Bc, satisfacen la relacion representada por la siguiente formula:

bs / Bc x 100 ^ 0,65;

15 caracterizado porque

hay de siete a nueve filamentos de recubrimiento (2) retorcidos alrededor del filamento de nucleo (1).
2. El neumatico segun la reivindicacion 1, en el que el diametro de filamento del filamento mas delgado de los filamentos que constituyen el cordon de acero ds y el diametro del cordon de acero Dc satisfacen la relacion representada por la siguiente formula:

20 ds / Dc x 100 ^ 5,70.
3. El neumatico segun la reivindicacion 1, que es un neumatico para un vehlculo para la construccion.