ES2204410T3

ES2204410T3 - Neumatico con comportamiento mejorado respecto al ruido de rodadura.

Info

Publication number: ES2204410T3
Application number: ES00114211T
Authority: ES
Inventors: David Jardine; Pedro Costa Pereira; Philippe Esnault; Jean-Claude Goutte; Francois Vizet
Original assignee: MICHELIN RECHERCHE ET TECHNIQUE SA; Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Societe de Technologie Michelin SAS
Current assignee: MICHELIN RECHERCHE ET TECHNIQUE SA; Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 2000-07-03
Publication date: 2004-05-01
Anticipated expiration: 2020-07-03
Also published as: EP1075968A1; JP2001063310A; BR0002927A; FR2796005A1; JP4666732B2; DE60005622D1; EP1075968B1; ATE251046T1; DE60005622T2; US6533012B1

Abstract

Neumático que comprende una corona prolongada por dos costados y dos talones, y una carcasa anclada en los dos talones, comprendiendo la citada corona: - al menos, una tela de refuerzo compuesta por refuerzos paralelos y orientados según un ángulo con respecto a la dirección circunferencial, y - al menos, una tela de refuerzos orientados circunferencialmente enrollados en hélice, caracterizado porque, extraídos del neumático vulcanizado, los refuerzos orientados circunferencialmente tienen un módulo inicial inferior a 900 cN/tex y desarrollan una tensión para un 3% de deformación superior a 12 cN/tex

Description

Neumático con comportamiento mejorado respecto al ruido de rodadura.

La invención se refiere a un neumático para vehículo y, especialmente, un neumático cuya arquitectura está optimizada para reducir los ruidos de rodadura, manteniendo al mismo tiempo un alto nivel de rendimiento en velocidad límite.

Los neumáticos de los vehículos, al rodar sobre calzadas, producen ruidos de rodadura, debidos, especialmente, a los choques de las aristas de los dibujos con la calzada, a las vibraciones del aire comprimido en los surcos del dibujo de los neumáticos, así como a las vibraciones de la estructura.

Los constructores de automóviles, igual que el legislador, buscan disminuir permanentemente la emisión de ruido de los vehículos en rodaje.

Se está interesado, aquí, en el ruido a baja velocidad, es decir, a una velocidad, por ejemplo, inferior o igual a 90 km/h.

En efecto, la contribución del neumático solamente es verdaderamente sensible a bajas velocidades. En efecto, más allá de un cierto umbral, los ruidos del motor, de la transmisión, o los efectos aerodinámicos, se hacen preponderantes.

Para reducir el ruido de rodadura de los neumáticos, se han hecho numerosos esfuerzos. Como ejemplo, puede citarse la patente US 3 023 789 que propone modificar el paso de los perfiles de los dibujos, o el documento FR 2 630 374 que propone realizar la superficie exterior del neumático con una rugosidad comprendida entre 100 y 2000 micrometros.

Por otra parte, los constructores de automóviles desarrollan vehículos cada vez con mejores prestaciones, de las cuales, en particular, la velocidad máxima. Así, los clientes demandan neumáticos silenciosos, con una mayor resistencia a la velocidad, y esto siempre al menor coste.

El documento EP-A-661 179 que corresponde al preámbulo de la reivindicación independiente, presenta un neumático que comprende una corona prolongada por dos costados y dos talones, y una carcasa anclada en los dos talones, comprendiendo la corona:

-: al menos una tela de refuerzo compuesta por refuerzos paralelos y orientados según un ángulo \alpha con respecto a la dirección circunferencial, y

-: al menos una tela de refuerzos orientados circunferencialmente enrollados en hélice,

en el cual los refuerzos orientados circunferencialmente son refuerzos textiles híbridos de nilón-aramida tales que estos tienen una resistencia a la tracción pequeña para deformaciones pequeñas (2%) y una resistencia a la tracción elevada para deformaciones grandes (> 6%) para facilitar su expansión durante la fabricación del neumático y limitar su contracción después de la vulcanización del neumático. Este documento reivindica un neumático de peso reducido que al mismo tiempo conserva un buen comportamiento y una buena resistencia a velocidad elevada.

La invención tiene por objeto un neumático del que se mejoren sus características de ruido de rodadura y de resistencia a alta velocidad de rodaje.

En lo que sigue, se entiende por título, la masa en gramos de mil metros de un refuerzo. El título se expresa en tex. La tensión sufrida por un refuerzo o el módulo de este refuerzo se expresan en "cN/tex", queriendo decir cN centinewton.

En lo que sigue, se entiende por "refuerzo" ("reinforcing thread") cualquier elemento de refuerzo en forma de un hilo, susceptible de reforzar una matriz determinada, por ejemplo, una matriz de caucho. Como refuerzos, se citarán, por ejemplo, las fibras de varios filamentos ("multifilament yarns"), pudiendo estar estas fibras retorcidas o no sobre ellas mismas, hilos unitarios tales como hilos de diámetro elemental elevado, con o sin torsión sobre ellos mismos, cables o retorcidos ("cords") obtenidos por operaciones de cableado o retorcedura de estos hilos unitarios o estas fibras, pudiendo ser tales refuerzos híbridos, es decir, de materiales compuestos, que comprenden elementos de naturalezas diferentes.

Se entiende por "retorcidos" ("plied yarn" o "folded yarn") un refuerzo constituido por dos hebras ("single yarns") o más, ensambladas entre sí por operaciones de retorcedura; estas hebras, formadas, generalmente, por fibras de varios filamentos, son, en primer lugar, retorcidas individualmente en un sentido (dirección de torsión S o Z) en el transcurso de una primera etapa de retorcedura, y retorcidas después juntas en sentido inverso (dirección de torsión Z o S, respectivamente) en el transcurso de una segunda etapa de retorcedura.

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Se entiende por "refuerzo adherido" un refuerzo que ha sufrido un tratamiento de enlucido apropiado, denominado de encolado o de adherencia, susceptible de hacer adherir este refuerzo, después de un tratamiento térmico apropiado, a la matriz a la cual está destinado.

La invención tiene por objeto un neumático que comprende una corona prolongada por dos costados y dos talones, y una carcasa anclada en los dos talones, en el cual la corona comprende, al menos, una tela de refuerzo compuesta por refuerzos paralelos y orientados según un ángulo \alpha con respecto a la dirección circunferencial, comprendido entre 10 y 45 grados y, al menos, una tela de refuerzos textiles orientados circunferencialmente enrollados en hélice. Este neumático está caracterizado porque, extraídos del neumático vulcanizado, los refuerzos orientados circunferencialmente tienen un módulo inicial inferior a 900 cN/tex y desarrollan una tensión para un 3% de deformación superior a 12 cN/tex y, preferentemente, extraídos del neumático vulcanizado, los refuerzos orientados circunferencialmente tienen, cualquiera que sea su posición axial, un potencial de contracción en caliente (CS) inferior o igual al potencial de concentración en caliente de los refuerzos antes de su incorporación en el neumático.

La solicitante ha constatado que la utilización de una tela de refuerzos de este tipo, orientados sensiblemente en dirección circunferencial, permite obtener una disminución notable del ruido de rodadura del neumático asociado a un alto nivel de resistencia a la velocidad. Esta disminución puede llegar a 1 dB(A).

La invención tiene, también, por objeto un procedimiento de fabricación de un neumático de acuerdo con la reivindicación 23. En este procedimiento, los refuerzos orientados circunferencialmente son enrollados en hélice con diámetros de hélice de colocación que corresponden sensiblemente, en toda la anchura de la corona, a los diámetros de hélice finales de los refuerzos en el neumático después de la vulcanización.

Los refuerzos colocados circunferencialmente con diámetros de colocación que se desvían, en toda la anchura de la corona, en menos de un 0,5% de los diámetros finales de estos refuerzos en el neumático después de la vulcanización, no sufren, en el transcurso de la confección del neumático o de su vulcanización, ninguna operación de conformación notable. Una conformación notable de este tipo implicaría, por ejemplo, durante la confección o vulcanización, una extensión local de estos refuerzos superior al 2 o al 3%. Esta extensión afecta, generalmente, a las propiedades de los refuerzos así deformados, especialmente a su módulo, a su potencial de contracción y a su estado de tensión. Resulta, así, que los refuerzos puestos en práctica en el marco de la invención, están, en el neumático vulcanizado, en el conjunto de la tela, en un estado muy parecido al del refuerzo adherido antes de su puesta en el neumático. Durante un rodaje a baja velocidad, los refuerzos colocados circunferencialmente, pueden soportar extensiones del orden del 1 al 2 % durante el paso por el área de contacto, así los refuerzos puestos en práctica en el marco de la invención, sufren este tipo de extensión, comportándose al mismo tiempo como refuerzos de bajo módulo.

Por el contrario, estos refuerzos, durante un rodaje a alta velocidad, son solicitados a una deformación mayor, y reaccionan, entonces, como refuerzos de alto módulo. Esos pueden asegurar, entonces, un zunchado eficaz de la corona, que permite resistir los esfuerzos debidos a la propia centrifugación a velocidades muy elevadas.

Preferentemente, los refuerzos de la invención tienen un módulo inicial inferior a 800 cN/tex y/o desarrollan una tensión para un 3% de deformación superior a 20 cN/tex.

Las propiedades mecánicas de los refuerzos se miden después de un acondicionamiento previo, es decir, después de un almacenaje de los refuerzos durante, al menos, 24 horas en una atmósfera estándar de acuerdo con la norma europea DIN EN 20139 (temperatura de 20 +- 2ºC, higrometria del 65 +- 2%).

Se entiende por módulo inicial, después de haber sometido a los refuerzos a una tensión inicial igual a la semisuma de los títulos de cada una de las hebras elementales (es decir, una tensión inicial de 0,5 cN/tex), el módulo secante medido de los refuerzos, en las mismas condiciones que el acondicionamiento, para una deformación del 0,7%; las muestras tienen una longitud inicial de 400 mm y la velocidad de tracción es de 200 mm/mn (o de 50 mm/mn cuando el alargamiento a la rotura es inferior al 5%); las mediciones de los módulos y de las tensiones se entienden como la media de diez muestras.

Tales refuerzos están constituidos por, al menos, un hilo de un material que presenta un alto módulo (preferentemente la aramida, pero, sin salirse del espíritu de la invención, pueden utilizarse otros materiales textiles de alto módulo procedentes de polímeros cristales líquidos como, por ejemplo, el parafenileno, benzobisoxazol (PBO)) y, al menos, una hebra de un material que presenta un módulo bajo (preferentemente el Nilón, pero, también, el polietileno tereftalato).

El título de estos refuerzos adheridos puede estar comprendido entre 250 y 800 tex. Este título es, preferentemente, superior a 400 tex.

Preferentemente, los refuerzos orientados circunferencialmente enrollados en hélice están dispuestos en una sola capa y el paso de colocación de estos refuerzos es superior a 1,5 veces el diámetro de los refuerzos.

De acuerdo con un modo de realización ventajoso, los refuerzos de la tela de refuerzo de la corona presentan una orientación con respecto a la dirección circunferencial que varía, de \alpha_{1} en el plano medio de la corona, a \alpha_{2} en los extremos laterales de la citada tela, con \alpha_{1} - \alpha_{2} superior a 3 grados. Preferentemente, \alpha_{1} - \alpha_{2} es superior a 8 grados. La variación del ángulo en el borde se efectúa sensiblemente en la tercera parte, incluso en las dos terceras partes, de la semianchura.

El hecho de aumentar en la parte central del neumático el ángulo de orientación de los refuerzos de la tela de refuerzo de la corona aumenta la ganancia en ruido de rodadura.

Para conservar esta ganancia en ruido de rodadura, se ha constatado que es deseable conservar \alpha_{1} superior a 26 grados e inferior a 38 grados. Preferentemente, se tiene \alpha_{1} entre 27 y 38 grados.

El paso de colocación de la tela de refuerzos enrollados en hélice puede, entonces, ser más pequeño en las zonas laterales de la corona que en el centro de la corona del neumático. Se entiende por zona lateral, del 10 al 35% de la semianchura de la corona. En consecuencia, la densidad del zunchado de los refuerzos orientados circunferencialmente es superior en las zonas laterales o los hombros del neumático con respecto al centro. Esta configuración tiene la ventaja de mejorar todavía la ganancia de ruido de rodadura y de ofrecer una excelente resistencia de los hombros a los esfuerzos de la propia centrifugación a las velocidades más elevadas. La variación de paso de colocación puede ser superior a un factor 1,2.

De acuerdo con otra configuración, el paso de colocación de la tela de refuerzos enrollados en hélice puede ser mayor en las zonas laterales de la corona que en el centro de la corona del neumático. Esto aumenta la densidad del zunchado de los refuerzos orientados circunferencialmente en el centro de la corona, allí donde la orientación de los refuerzos de la tela de refuerzo con respecto a la dirección circunferencial \alpha_{1} es la más elevada. A idénticas características de ruido de rodadura, esta configuración tiene la ventaja de ofrecer un mejor mantenimiento del perfil del neumático con la velocidad. La variación de paso de colocación puede ser superior a un factor 1,2.

La tela de refuerzos enrollados sensiblemente en dirección circunferencial en hélice puede estar dispuesta por encima de la tela de refuerzo orientada con un ángulo \alpha. Ésta puede estar colocada, también, entre la tela de carcasa y la tela de refuerzo o también debajo de la tela de carcasa. Finalmente, cuando la corona comprende dos telas de refuerzo orientadas según los ángulos \alpha, \beta con respecto a la dirección circunferencial, esta tela de refuerzos circunferenciales puede estar dispuesta entre estas dos telas de refuerzo.

La colocación de los refuerzos orientados a 0º entre, o debajo de, las telas en ángulo tiene como consecuencia aumentar, por la flexión de puesta en un plano, el nivel de deformación impuesto a los refuerzos orientados a 0º. Es, entonces, particularmente ventajoso utilizar los refuerzos de acuerdo con la invención en estas configuraciones.

La invención tiene, también por objeto la utilización en la realización de un neumático de acuerdo con la invención de refuerzos de acuerdo con la reivindicación 25.

Se describen ahora varios modos de realización con la ayuda de los dibujos, en los cuales:

-: la figura 1 presenta un semicorte axial de un neumático;

-: la figura 2 presenta las curvas fuerza alargamiento de los tres refuerzos textiles descritos en los ejemplos que siguen; las curvas a y b caracterizan refuerzos que no son de acuerdo con la invención, la curva c es la de un refuerzo de acuerdo con la invención;

-: la figura 3 presenta un corte en despiece ordenado de la corona de un neumático;

-: la figura 4 presenta un corte en despiece ordenado de la corona de otro modo de realización de un neumático;

-: la figura 5 presenta un semicorte axial de un neumático con una tela de zunchado a 0 grados dispuesta entre la tela de carcasa y dos telas de refuerzo cruzadas;

-: la figura 6 presenta un semicorte axial de un neumático con una tela de zunchado a 0 grados dispuesta entre dos telas de refuerzo cruzadas;

-: la figura 7 presenta un semicorte axial de un neumático con una tela de zunchado a 0 grados dispuesta radialmente debajo de la tela de carcasa.

La figura 1 presenta un semicorte axial de un neumático 1 de acuerdo con la invención. Este neumático comprende una corona 2 prolongada por dos costados 3 y dos talones, no representados. La corona comprende una tela de carcasa 4 anclada de modo conocido en los dos talones, dos telas de refuerzo 5 y 6 formadas por refuerzos paralelos en cada tela y cruzados de una tela a la siguiente formando con la dirección circunferencial ángulos (\alpha,\beta) del orden de 30 grados, y una tela de refuerzos orientados circunferencialmente 7. La tela de carcasa 4 está orientada sensiblemente a 90 grados con respecto a la dirección circunferencial, y es una tela de carcasa radial.

La tela de refuerzos orientados circunferencialmente 7 está compuesta por refuerzos textiles de acuerdo con la invención, enrollados en hélice para asegurar un buen zunchado de la corona 2.

A continuación se presentan ejemplos precisos de elaboración y de las propiedades de estos refuerzos.

Estos refuerzos, como están descritos en la invención, tienen un comportamiento mecánico muy diferentes para pequeñas deformaciones, en donde tienen un bajo módulo, y para deformaciones más elevadas, en donde desarrollan tensiones de extensión comparables con las de refuerzos de alto módulo de elasticidad, como los refuerzos de aramidas o metálicos. Pueden denominárseles refuerzos "bimódulos". Se conoce utilizar tales refuerzos en el neumático para asegurar una función de zunchado de la corona por enrollamiento circunferencial en hélice, porque su pequeño módulo inicial les permite soportar las deformaciones de conformación de los neumáticos durante su confección o su vulcanización.

Sin embargo, el uso y la puesta en práctica que se hacen aquí son otros. Para conservar el beneficio del bajo módulo inicial en el neumático vulcanizado, conviene controlar la confección en crudo de modo que se evite, o se contenga dentro de límites pequeños, cualquier alargamiento provocado por una conformación debida al procedimiento de fabricación.

Los refuerzos de la invención son elaborados a partir de la asociación de, al menos, una hebra de un material que presenta un alto módulo (preferentemente aramida, pero sin salirse del espíritu de la invención, pueden utilizarse otros materiales textiles de alto módulo procedentes de polímeros cristales líquidos, como el parafenileno benzobisoxazol (PBO)) y, al menos, una hebra de un material que presenta un bajo módulo (preferentemente el Nilón, pero, también, el polietileno tereftalato). Para elaborar los refuerzos de la invención, en una primera etapa, se aplica a cada una de las hebras elementales constitutivas del refuerzo final, una sobretorsión de un número de vueltas indicado por Z. Después, se aplica simultáneamente al conjunto de las hebras así sobrerretorcidas una torsión en la dirección opuesta a la dirección de sobretorsión de un número de vueltas por metro indicado por S. Preferentemente, el valor de la torsión S (en número de vueltas por metro) de los retorcidos de la invención es tal que el coeficiente de torsión

K = S \ x \ \frac{\sqrt{T_{i}}}{cos [(n - 2) \frac{ \pi}{6}]}

sea superior a 2500 e inferior a 7000. T_{i} es el título de la hebra elemental de módulo elevado (expresado en tex) introducido en el retorcido, y n es el número total de las hebras del retorcido. Preferentemente, la sobretorsión de las hebras elementales Z (en número de vueltas por metro) es tal que Z/S = 1. Los refuerzos son encolados en una sucesión de etapas por paso por baños de cola típicos del estado de la técnica y tratados térmicamente a una tensión que permite conferir al refuerzo el nivel de potencial de contracción (CS) requerido.

Se entiende por "potencial de contracción en caliente", denominado "CS", la variación relativa de longitud de un refuerzo textil colocado, con una pretensión igual a la semisuma de los títulos de cada uno de las hebras elementales, entre los platos de un horno (aparato del tipo TESTRITE) regulado a una temperatura constante de 185 \pm 0,5ºC. La CS se expresa en % por la fórmula siguiente: CS (%) = 100 x | L_{1} - L_{0}| / L_{0} donde L_{0} es la longitud inicial del refuerzo adherido, a la temperatura ambiente, para una pretensión igual a la semisuma de los títulos de cada una de las hebras elementales, y L_{1} es la longitud de este mismo refuerzo a 185ºC. La longitud L_{1} es medida al cabo de una duración de estabilización del refuerzo a la temperatura de 185ºC, igual a 120 s \pm 2%. La desviación típica de la medición CS es de \pm 0,15%.

Este potencial es directamente consecuencia del conjunto de las operaciones que sufre el refuerzo durante su elaboración o durante su puesta en práctica.

El potencial de contracción en caliente de los refuerzos de acuerdo con la invención antes de su incorporación al neumático, es, preferentemente, superior al 0,5% y, también, preferentemente, superior al 1%.

Los refuerzos de la tela 7 tienen en el neumático, en estado nuevo, cualquiera que sea su posición en la anchura de la corona, un potencial de contracción en caliente (CS) igual o inferior a su CS antes de su incorporación en el neumático 1.

Esto quiere decir que, durante todas las operaciones de confección del neumático, después de haber dispuesto los refuerzos de la tela 7, estos refuerzos no sufren ninguna extensión significativa ligada a una conformación del neumático durante su confección o durante su vulcanización.

Después de la vulcanización de un neumático 1 de acuerdo con la invención, se ha realizado una extracción de varios tramos de refuerzos de la tela 7 y se ha medido inmediatamente (es decir, que el intervalo de tiempo que separa la extracción del refuerzo, de la introducción de este mismo refuerzo en el horno del TESTRITE es inferior a 60 segundos) su potencial de contracción en caliente. Estas mediciones han confirmado que el valor de su CS es inferior o igual al que tenían antes de su introducción en el neumático, cualquiera que sea su posición axial en el neumático. Se han efectuado, también, curvas fuerza-desplazamiento en estos tramos extraídos de un neumático. Los resultados obtenidos son similares a la curva c de la figura 2.

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De acuerdo con un primer modo de realización, la confección del neumático de acuerdo con la invención puede realizarse, ventajosamente, sobre un cubo rígido que impone la forma de su cavidad interior, tal como los descritos por el documento EP 242 840 o el documento EP 822 047. Sobre este cubo se aplican, en el orden requerido por la arquitectura final, todos los constituyentes del neumático, que son dispuestos directamente en su posición final, sin sufrir conformación en ningún momento de la confección. La cocción se efectúa sobre cubo, retirándose éste sólo después de la fase de vulcanización.

Este modo de fabricación tiene la ventaja de reducir firmemente, incluso eliminar, las pretensiones impuestas a los refuerzos, particularmente a los orientados a 0º, durante fases tradicionales de conformación.

Puede enfriarse, también, parcialmente, el bandaje sobre el cubo para mantener los refuerzos en el estado de deformación impuesto durante la colocación.

También, de modo equivalente, puede fabricarse el neumático sobre un tambor tal como el descrito en el documento WO 97/47 463 o el documento EP 718 090, a condición de hacer la conformación de la pieza en bruto del neumático antes de efectuar la colocación de los refuerzos orientados circunferencialmente.

Los refuerzos pueden colocarse, también, orientados circunferencialmente sobre una forma con la geometría idéntica a la forma prevista en el módulo de cocción. El bloque corona es ensamblado después con la pieza en bruto complementaria del neumático según técnicas de transferencia conocidas por el experto en la técnica, y después, siempre según principios conocidos, el neumático es encajado y puesto a presión por despliegue de una membrana en el interior del neumático.

Este modo de realización garantiza, también, la ausencia de pretensiones debidas a la conformación en prensa de vulcanización.

Todos estos modos de realización permiten obtener que los refuerzos orientados circunferencialmente sean enrollados en hélice con diámetros de colocación en hélice que se separan, en toda la anchura de la corona 2, en menos del 0,5% de los diámetros de hélice finales de estos refuerzos en el neumático después de la vulcanización.

El ensayo siguiente permite ilustrar bien el interés de los neumáticos de acuerdo con la invención.

Este ensayo concierne a neumáticos de medidas 185/75 - 14. El bloque corona comprende dos telas de refuerzo cruzadas constituidas por refuerzos metálicos 9.28 no zunchados, con un paso de 2,5 mm, así como una tela de refuerzos orientados circunferencialmente 7 constituida por refuerzos, de acuerdo y no de acuerdo con la invención, definidos como sigue. Los resultados relativos a este ensayo están reagrupados en la tabla 1.

Los tres neumáticos de este ensayo comprenden una tela de refuerzo orientada circunferencialmente cuya densidad es de 80 refuerzos/dm.

El neumático A comprende una tela con un refuerzo de Nilón que no es de acuerdo con la invención. El refuerzo de Nilón es un retorcido adherido de título 441 tex elaborado a partir de 2 hebras de Nilón idénticas de 210 tex sobrerretorcidas individualmente a 200 v/m (vueltas/metro) y retorcidas después simultáneamente a 200 v/m en la dirección opuesta. La CS del refuerzo de Nilón es del 7%. El módulo inicial de este refuerzo es igual a 530 cN/tex, y la tensión desarrollada para el 3% es de 9 cN/tex.

El neumático B comprende una tela con un refuerzo que no es de acuerdo con la invención. Este refuerzo es un retorcido adherido de título igual a 376 tex elaborado a partir de 2 hebras de aramida idénticas de 167 tex sobrerretorcidas individualmente a 440 v/m y retorcidas después simultáneamente a 440 v/m en la dirección opuesta. El módulo inicial de este refuerzo es igual a 2030 cN/tex, y la tensión desarrollada para el 3% es de 68 cN/tex.

El neumático C comprende una tela con un refuerzo bi-módulo de acuerdo con la invención. Este refuerzo es un retorcido adherido de título igual a 521 tex elaborado a partir de 2 hebras de aramida idénticas de 167 tex sobrerretorcidas individualmente a 280 v/m y de una hebra de Nilón de 140 tex sobrerretorcida a 280 v/m, siendo estas 3 hebras retorcidas después simultáneamente a 280 v/m en la dirección opuesta. La CS del refuerzo adherido es igual al 1,5%. El módulo inicial de este refuerzo es igual a 740 cN/tex y la tensión desarrollada para un 3% es igual a 30 cN/tex. El coeficiente de torsión es de 4180.

Las curvas fuerza alargamiento de los tres refuerzos ensayados en este ensayo están representadas en la figura 2:

-: curva a: refuerzo de Nilón;

-: curva b: refuerzo de aramida;

-: curva c. Refuerzo bi-módulo de aramida-Nilón.

Con estos neumáticos se han realizado tres ensayos:

-: determinación de la rigidez de deriva: a velocidad, presión de hinchado, y carga dada, se impone un ángulo de deriva y se mide el empuje de deriva resultante, el resultado se expresa haciendo la relación empuje de deriva / ángulo de deriva; clásicamente, la medición se efectúa entre \pm 1 grado de ángulo de deriva;

-: resistencia a la velocidad: a carga y presión de hinchado dadas, se aumenta progresivamente la velocidad del neumático hasta su destrucción, el resultado del ensayo viene dado por la velocidad máxima alcanzada y por la observación de la causa de la destrucción del neumático;

-: ruido "borde de pista" o "coast by": este ensayo es representativo, para un residente en la proximidad del borde de la carretera, de la molestia acústica provocada por el paso de un vehículo a velocidad constante sobre un suelo de granulometría intermedia, de tipo de autopista, se hace pasar un vehículo, a una velocidad dada, con la caja de velocidades en punto muerto y con el motor parado, sobre un área de medición normalizada (norma ISO DIS 10 844); unos micrófonos registran los niveles de ruido en dB(A).

La tabla 1 presenta el tipo de refuerzo circunferencial utilizado, así como los resultados de los tres ensayos precedentes.

TABLA 1

Nª	Tela a 0º	Ruido borde	Resistencia a la velocidad /	Rigidez de deriva
		de pista (60 km/h)	Aspecto del neumático
A	Nilón	100	100	Dislocación de la corona /	100
				Fusión del Nilón
B	Aramida	+ 0,9 dB(A)	102	Dislocación de la corona	115
C	bi-módulo	100	101	Pérdida de tacos de dibujo	105

Los tres neumáticos del ensayo presentan resistencias a alta velocidad ligeramente diferentes en lo que concierne a la velocidad máxima alcanzada, del orden de 200 km/h. El neumático B con un refuerzo orientado a 0º de aramida alanza el más alto nivel, y después es el neumático C con un refuerzo bi-módulo. Hay que observar, por el contrario, que los neumáticos A y B presentan ambos una dislocación de la corona, mientras que el neumático C sólo ha tenido una pérdida de tacos de dibujo. Esto representa una ventaja de características para la seguridad de la utilización a favor del neumático C de acuerdo con la invención.

Las rigideces de deriva de los tres neumáticos son notablemente diferentes, en el orden de los módulos de los refuerzos utilizados como están presentados en la figura 2.

Finalmente, el ensayo de ruido de rodadura pone en evidencia una degradación notable del neumático 2 cuya tela de refuerzo orientada a 0º está constituida por aramida. Se observa un aumento de 0,9 dB(A) del ruido de este neumático a 60 km/h.

Este ensayo muestra, así, que el neumático C cuya tela de refuerzo bi-módulo a 0º está constituida por el refuerzo de acuerdo con la invención, presenta une excelente compromiso entre las tres propiedades ensayadas, teniendo, para un mismo nivel de ruido, una rigidez de deriva y una resistencia a la velocidad mejoradas.

La figura 3 presenta un corte en despiece ordenado de un neumático de acuerdo con una variante de la invención. Este neumático 10 comprende una tela de carcasa sensiblemente radial 11, dos telas de refuerzo cruzadas 12 y 13, así como una tela de refuerzo a 0º 14. Las dos telas de refuerzo cruzadas 12 y 13 tienen su parte central orientada según un ángulo \alpha_{1}, respectivamente \beta_{1}, igual a 35 grados y sus dos partes laterales orientadas según ángulos \alpha_{2}, respectivamente \beta_{2}, iguales a 25 grados. El aumento del ángulo de orientación de los refuerzos en la parte central de las telas tiene un efecto complementario positivo para el ruido de rodadura en borde de pista. El neumático 10 de la figura 3 presenta, finalmente, una tela de refuerzo a 0º 14 en el que el paso de colocación del refuerzo es más bajo en la parte central. La densidad superior del refuerzo en la zona central de la corona del neumático asegura un buen zunchado en las zonas en que el ángulo de orientación de las telas de refuerzo cruzadas es mayor. Este modo de realización ofrece un buen mantenimiento del perfil del neumático con la velocidad.

La figura 4 presenta una vista en corte en despiece ordenado de la corona de un neumático 20 similar a la figura 3. La única diferencia se refiere a la tela 21 de refuerzo a 0º cuya variación en la anchura de la corona del paso de colocación es inversa. El paso de colocación del refuerzo en las zonas laterales es más pequeño que en la zona central de la corona. Esta configuración mejora también el ruido de rodadura en el borde de la pista y ofrece una excelente resistencia de las zonas laterales de la corona o de los hombros a los esfuerzos de centrifugación, incluso a velocidad muy elevada.

La realización de las telas de refuerzo cruzadas tales como las descritas en las figuras 3 y 4, puede hacerse, especialmente, utilizando el dispositivo descrito en la patente EP 248 301, adaptando la curvatura de las guías hilos correspondientes a la referencia 280, o el dispositivo de EP 582 215 presentado en la figura 6, haciendo variar la velocidad de aplicación del tramo de refuerzo en función de su lugar de aplicación. En este caso, conviene aumentar ligeramente la velocidad de aplicación del tramo de refuerzo en la parte central de la corona con respecto a la velocidad de aplicación en las dos partes laterales de la corona.

Un segundo ensayo se refiere a los neumáticos de medidas 225/55 - 16 destinados a vehículos muy rápidos. El bloque corona comprende dos telas de refuerzo cruzadas constituidas por refuerzos metálicos 6.23 no zunchados, con paso de 1,5 mm, así como una tela de refuerzos orientados circunferencialmente 7 constituida por refuerzos de Nilón, aramida o "bi-módulo".

El neumático D tiene sus dos telas cruzadas orientadas según ángulos \alpha, \beta iguales a 27º. La tela de refuerzo a 0º es obtenida por enrollamiento en hélice de un refuerzo adherido. Este refuerzo es un retorcido adherido de título 310 tex elaborado a partir de 2 hebras de Nilón idénticas de 140 tex sobrerretorcidas individualmente a 250 v/m y retorcidas después simultáneamente a 250 v/m en la dirección opuesta. La CS del refuerzo de Nilón es del 7%. El módulo inicial de este refuerzo es igual a 480 cN/tex, la tensión desarrollada para un 3% es de 9 cN/tex. Para obtener una resistencia a la velocidad aceptable, esta tela está dispuesta en dos capas superpuestas por una técnica de enrollamiento en hélice de una banda de refuerzos revestidos de un caucho. La densidad de refuerzo es de 150 refuerzos por dm en el centro y de 200 refuerzos por dm en las zonas laterales de la corona.

El neumático E tiene sus dos telas cruzadas orientadas según ángulos \alpha_{1}, \beta_{1} iguales a 30º en la zona central de la corona y \alpha_{2}, \beta_{2} iguales a 26 grados en los bordes de las telas. La tela de refuerzo a 0º es obtenida por el enrollamiento en hélice de un refuerzo adherido que es de acuerdo con la invención. Este refuerzo es un retorcido adherido de título 441 tex elaborado a partir de 2 hebras de Nilón idénticas de 210 tex sobrerretorcidas individualmente a 200 v/m y retorcidas después simultáneamente a 200 v/m en la dirección opuesta. La CS del refuerzo de Nilón es del 7%. El módulo inicial de este refuerzo es igual a 530 cN/tex, la tensión desarrollada para un 3% es de 9 cN/tex. Esta tela está dispuesta con una densidad de 100 refuerzos por dm en una sola capa.

El neumático F tiene sus dos telas cruzadas orientadas según ángulos \alpha, \beta similares a las del neumático 2, o sea, con una angulación superior en el centro de las telas con respecto a los bordes. La tela de refuerzo a 0º se obtiene por enrollamiento en hélice de un refuerzo adherido que no es de acuerdo con la invención. Este refuerzo es un retorcido adherido de título igual a 376 tex elaborado a partir de 2 hebras de aramida idénticas de 167 tex sobrerretorcidas individualmente a 440 v/m y retorcidas después simultáneamente a 440 v/m en la dirección opuesta. El módulo inicial de este refuerzo es igual a 2030 cN/tex, y la tensión desarrollada para un 3% es de 68 cN/tex. Esta tela está dispuesta con una densidad de 90 refuerzos por dm en una sola capa. El paso de colocación es superior a 1,5 veces el diámetro del refuerzo.

El neumático G tiene sus dos telas cruzadas orientadas según ángulos \alpha, \beta similares a los neumáticos E y F. La tela de refuerzo a 0º se obtiene por enrollamiento en hélice de un refuerzo adherido bi-módulo de acuerdo con la invención. Este refuerzo es un retorcido adherido de título igual a 521 tex elaborado a partir de 2 hebras de aramida idénticas de 167 tex sobrerretorcidas individualmente a 280 v/m y de una hebra de Nilón de 140 tex sobrerretorcida a 280 v/m, siendo estas 3 hebras retorcidas después simultáneamente a 280 v/m en la dirección opuesta. La CS del refuerzo adherido es igual al 1,5%. El módulo inicial de este refuerzo es igual a 740 cN/tex y la tensión desarrollada para un 3% es igual a 30 cN/tex. Esta tela está dispuesta con una densidad de 90 refuerzos por dm y tiene un paso superior a 1,5 veces el diámetro del refuerzo.

La tabla 2 presenta los resultados obtenidos en los ensayos de resistencia a la velocidad y de ruido de rodadura.

TABLA 2

Nº	Telas cruzadas	Telas a 0º (tex)	Densidad de la tela a 0º	Resistencia a la	Ruido borde de pista
	\alpha_{1} - \alpha_{2}		(refuerzos/dm)	velocidad
D	27º - 27º	Nilón 140x2	Bi capa - 150-200	100	Ref
E	30º - 26º	Nilón 210x2	Mono capa - 100	80	- 0,9 dB(A)
F	30º - 26º	aramida 167x2	Mono capa - 90	110	Id Ref
G	30º - 26º	bi-módulo:	Mono capa - 90	115	- 0,9 dB(A)
		- aramida 167x2
		- Nilón 140

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El neumático D presenta una solución clásica de zunchado del bloque de corona de un neumático de altas prestaciones por medio de varias capas de refuerzo de Nilón.

En el neumático E, el aumento de los ángulos \alpha_{1}, \beta_{1} de las telas de refuerzo cruzadas en el centro de la corona, incluso con una disminución de \alpha_{2} y \beta_{2} en los bordes, asociado a la disminución de densidad de los refuerzos orientados a 0º, implica una penalización muy fuerte en resistencia a la velocidad. Se constata, también, una mejora en ruido de rodadura en borde de pista (neumático E).

El neumático F tiene una resistencia a la velocidad mejorada, pero unas características de ruido de rodadura que permanecen idénticas a la del testigo, neumático D.

Finalmente, el neumático G, de acuerdo con la invención, del cual una tela de refuerzo a 0º está realizada con un refuerzo bi-módulo, presenta una gran mejora en resistencia a la velocidad acoplada a una mejora neta en ruido de rodadura en borde de pista.

La invención propuesta permite, así, concebir un neumático con ángulos de telas de refuerzo cruzadas muy abiertos, mejorado en resistencia a la velocidad con una sola tela de zunchado, así como en características de ruido en borde de pista.

La figura 5 presenta un semicorte axial parcial de un neumático 30 que comprende, como anteriormente, una tela de carcasa 4, dos telas de refuerzo cruzadas 5, 6 y una tela de refuerzo a 0º 31. En este neumático 30, la tela 31 está dispuesta radialmente entre las dos telas de refuerzo cruzadas y la tela de carcasa 4. Esta disposición tiene la ventaja de proteger la tela de refuerzo a 0º 31 de eventuales daños debidos a perforaciones de la banda de rodadura.

En la figura 6 se presenta otra disposición. En esta figura, el neumático 40 presenta una tela de refuerzo a 0º 41 dispuesta entre las dos telas de refuerzo cruzadas 5 y 6.

En la figura 7 se presenta una última posibilidad. Este neumático 50 presenta una tela de refuerzo a 0º 51 dispuesta radialmente debajo de la tela de carcasa 4.

En estas tres configuraciones, aunque durante el rodaje sobre el área de contacto los esfuerzos de flexión van a provocar una puesta en tensión mayor de los refuerzos de estas telas 31, 41 y 51, es ventajoso utilizar los refuerzos de la invención para mejorar las características de resistencia a la velocidad y de ruido de rodadura en borde de pista.

Hay que observar que todos los modos de realización de la invención se han descrito considerando arquitecturas de corona que comprenden telas de refuerzo constituidas por refuerzos orientados con ángulos \alpha, \beta, con respecto a la dirección circunferencial. La invención se aplica, también, a arquitecturas de corona que comprendan solamente una tela de refuerzo en ángulo así como a cualquier arquitectura que comprenda más de dos telas de refuerzo cruzadas.

Claims

1. Neumático que comprende una corona prolongada por dos costados y dos talones, y una carcasa anclada en los dos talones, comprendiendo la citada corona:

- al menos, una tela de refuerzo compuesta por refuerzos paralelos y orientados según un ángulo \alpha con respecto a la dirección circunferencial, y

- al menos, una tela de refuerzos orientados circunferencialmente enrollados en hélice,

caracterizado porque, extraídos del neumático vulcanizado, los refuerzos orientados circunferencialmente tienen un módulo inicial inferior a 900 cN/tex y desarrollan una tensión para un 3% de deformación superior a 12 cN/tex

2. Neumático de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual los citados refuerzos orientados circunferencialmente son refuerzos textiles.

3. Neumático de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 y 2, en el cual el citado ángulo \alpha está comprendido entre 10 y 45 grados.

4. Neumático de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, tal que, extraídos del neumático vulcanizado, los citados refuerzos orientados circunferencialmente, tienen, cualquiera que sea su posición axial, un potencial de contracción en caliente (CS) inferior o igual al potencial de contracción en caliente medido en los citados refuerzos antes de su incorporación en el neumático.

5. Neumático de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual los citados refuerzos orientados circunferencialmente tienen un módulo inicial inferior a 800 cN/tex.

6. Neumático de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual los citados refuerzos orientados circunferencialmente desarrollan una tensión para un 3% de deformación superior a 20 cN/tex.

7. Neumático de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual los citados refuerzos orientados circunferencialmente están constituidos por un ensamblaje de, al menos, una hebra de Nilón asociada, al menos, a una hebra de aramida.

8. Neumático de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual los citados refuerzos orientados circunferencialmente tienen un título adherido superior a 250 tex e inferior a 800 tex.

9. Neumático de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual los refuerzos orientados circunferencialmente tienen un título adherido superior a 400 tex.

10. Neumático de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, en el cual los refuerzos orientados circunferencialmente enrollados en hélice están dispuestos en una sola capa.

11. Neumático de acuerdo con la reivindicación 10, en el cual el paso de colocación de los citados refuerzos orientados circunferencialmente enrollados en hélice es superior a 1,5 veces el diámetro de los citados refuerzos.

12. Neumático de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, en el cual los refuerzos de la tela de refuerzo de la corona presentan una orientación con respecto a la dirección circunferencial que varía, de \alpha_{1} en el plano medio de la corona, a \alpha_{2} en los extremos laterales de la citada tela, con \alpha_{1} - \alpha_{2} superior a 3 grados.

13. Neumático de acuerdo con la reivindicación 12, en el cual \alpha_{1} - \alpha_{2} es igual a 8 grados.

14. Neumático de acuerdo con una de las reivindicaciones 12 ó 13, en el cual \alpha_{1} es superior a 26 grados e inferior a 38 grados.

15. Neumático de acuerdo con una de las reivindicaciones 12 a 14, en el cual el paso de colocación de la tela de refuerzos enrollados en hélice es más pequeño en las zonas laterales de la corona que en el centro de la corona del citado neumático.

16. Neumático de acuerdo con la reivindicación 15, en el cual el paso de colocación de la tela de refuerzos enrrollados en hélice es, al menos, 1,2 veces más pequeño en las zonas laterales de la corona que en el centro de la corona del neumático.

17. Neumático de acuerdo con una de las reivindicaciones 12 ó 13, en el cual el paso de colocación de la tela de refuerzos enrollados en hélice es mayor en las zonas laterales de la corona que en centro de la corona del citado neumático.

18. Neumático de acuerdo con la reivindicación 17, en el cual el paso de colocación de la tela de refuerzos enrollados en hélice es, al menos,1,2 veces mayor en las zonas laterales de la corona que en centro de la corona del neumático.

19. Neumático de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 18, en el cual la citada tela de refuerzos enrollados en hélice está dispuesta radialmente por encima de la citada tela de refuerzo de corona.

20. Neumático de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 18, en el cual la citada tela de refuerzos enrollados en hélice está dispuesta directamente en dirección radial exteriormente a la citada carcasa.

21. Neumático de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 18, en el cual la citada corona comprende, al menos, dos telas de refuerzo superpuestas formadas por refuerzos paralelos en cada tela y cruzados de una tela a la siguiente formando con la dirección circunferencial ángulos (\alpha, \beta) comprendidos entre 10 y 45 grados, y en el cual la citada tela de refuerzos enrollados en hélice está dispuesta radialmente entre las dos citadas telas de refuerzo de la corona.

22. Neumático de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 18, en el cual la citada tela de refuerzos enrollados en hélice está dispuesta interiormente con respecto a la citada carcasa.

23. Procedimiento de fabricación de un neumático de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 22, tal que los citados refuerzos orientados circunferencialmente están enrollados en hélice con diámetros de hélice de colocación que corresponden sensiblemente, en toda la anchura de la corona, a los diámetros de hélice finales de los citados refuerzos en el neumático después de la vulcanización.

24. Neumático de acuerdo con la reivindicación 23, en el cual los citados refuerzos orientados circunferencialmente están enrollados en hélice con diámetros de hélice de colocación que se separan, en toda la anchura de la corona, en menos del 0,5% de los diámetros de hélice finales de los citados refuerzos en el neumático después de la vulcanización.

25. Utilización para la realización de un neumático de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 22, de refuerzos que tienen un módulo inicial inferior a 900 cN/tex y que desarrollan una tensión para un 3% de deformación superior a 12 cN/tex.