ES2210052T3

ES2210052T3 - Neumatico que comprende cables circunferenciales para anclar la carcasa.

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Publication number: ES2210052T3
Application number: ES01106876T
Authority: ES
Inventors: Pedro Costa Pereira
Original assignee: Sedepro SA
Current assignee: Sedepro SA
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1996-06-13
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2016-06-13
Also published as: JP2010269600A; US6093267A; DE69617327T2; ES2163554T3; EP0751015B1; CA2180281A1; FR2736006A1; US6425429B1; PL179874B1; EP0751015A1; DE69631179D1; US20020179217A1; EP1123820B1; CN1143021A; US5702548A; KR100399508B1; EP1123820A3; KR970000624A; JP4619968B2; DE69617327D1

Abstract

Un neumático que comprende flancos que terminan en talones, estando éstos concebidos para ser montados sobre una llanta, comprendiendo dicho neumático una armadura de carcasa (1) que pasa por los flancos y que se reúne en los talones, comprendiendo uno al menos de dichos talones: elementos reforzadores de carcasa que van de la parte radialmente baja del talón hacia el flanco, estando desprovisto cada talón de vuelta sobre sí misma de la carcasa alrededor de una varilla, estando dispuestos los elementos reforzadores de carcasa en una o varias alineaciones, dibujando estos aproximadamente, en el interior de cada alineación, un tronco de cono parcial de eje confundido con el eje de rotación del neumático, al menos dos apilamientos de elementos reforzadores cir- cunferenciales (2) que bordean lateralmente los elementos reforzadores de carcasa, caracterizado porque la parte radialmente más baja del apilamiento parcialmente más al exterior (5) está desplazada radialmente hacia arriba con relacióna la parte radialmente más baja del apilamiento (4) adyacente.

Description

Neumático que comprende cables circunferenciales para anclar la carcasa.

El presente invento se refiere a neumáticos. Más particularmente, se refiere a la concepción de los talones de dichos neumáticos.

Se conoce la función de los talones de los neumáticos: se trata de asegurar "el enganche o fijación" del neumático sobre la llanta en la que está montado. A este fin, los cables de carcasa se reúnen todos en la parte baja del talón, donde son firmemente anclados, a fin de que la carcasa soporte los esfuerzos de tensión en servicio.

Muy recientemente, se ha propuesto un nuevo tipo de talón en la solicitud de patente EP 0582196. Este talón está desprovisto de la habitual vuelta sobre sí misma de la carcasa alrededor de una varilla. En lugar de ello, en la zona del anclaje, los elementos reforzadores de carcasa están dispuestos en una o varias alineaciones. Imaginando la disposición del conjunto de estos elementos en el espacio, estos dibujan, aproximadamente, en el interior de cada alineación, un tronco de cono parcial de eje confundido con el eje de rotación del neumático. Los elementos reforzadores de carcasa están bordeados lateralmente por al menos un apilamiento de elementos reforzadores circunferenciales, realizado por ejemplo por bobinado en espiral. Además, una mezcla de caucho de unión apropiado asegura la transmisión de los esfuerzos entre estos elementos reforzadores orientados perpendicularmente unos con relación a otros.

Los ensayos de la solicitante han mostrado que tal estructura de talón soporte perfectamente las solicitaciones encontradas durante su utilización, incluso severa, y esto tanto para neumáticos para vehículos de turismo, como para otras aplicaciones. Fuera de las solicitaciones debidas a la utilización propiamente dicha del neumático, éste debe además ser capaz de sufrir un número indeterminado de desmontajes seguidos de nuevos montajes para proseguir su utilización.

Se sabe que, cuando el neumático está montado en una rueda, cuanto más importante sea el apriete del talón, menor será la tendencia del neumático a separarse de la llanta. A título de recordatorio, el apriete es el esfuerzo de compresión de la goma situada en la parte radialmente más baja del talón, que desarrolla una presión sobre la superficie radialmente exterior del asiento de la llanta correspondiente. Un cierto nivel de apriete es necesario para poder transmitir un par de frenado o motor entre la llanta y el neumático. El apriete depende no solamente de las características propias del neumático (geometría del talón, rigidez de los materiales empleados) sino, también de la geometría de la propia llanta.

Pero se sabe también que cuanto más importante sea el apriete, mayores serán las dificultades para montar y/o desmontar el neumático. El desmontaje implica en particular aplicar un esfuerzo bastante importante (función del apriete sobre la llanta) sobre el talón al nivel de la pestaña de la llanta, o justo por encima de ésta. Este esfuerzo está orientado paralelamente al eje de rotación y es siempre aplicado localmente por un empujador o una palanca. Estos útiles aplican una deformación sobre el talón del neumático. Esta deformación puede ser muy importante. Es la primera fase del desmontaje cuyo propósito es liberar el talón, es decir hacerle dejar su asiento alejándolo del reborde de llanta. Durante esta primera fase, el talón del neumático es sometido a esfuerzos de extensión localizados, pero muy importantes.

A continuación, se utilizan en general palancas para forzar a franquear el reborde o pestaña de la llanta. En efecto, en el caso de las llantas de una sola pieza (el caso más corriente con mucho para los neumáticos para vehículos de turismo y para camionetas), la forma de la llanta está concebida para permitir el montaje y el desmontaje gracias a una ovalización del talón, sin aumento del perímetro de éste. Ello condiciona en particular el diseño del hueco central de montaje y de las pestañas que bordean lateralmente la llanta y que definen la posición de montaje del talón. Durante esta segunda fase, el talón sufre una deformación de conjunto que es mucho menos penalizadora que las solicitaciones que sobrevienen durante la primera fase.

El diseñador del neumático busca alcanzar un buen compromiso entre la seguridad (pequeña sensibilidad al desllantado) obtenida actuando en particular sobre el apriete, y la facilidad de montaje/desmontaje. El respeto de estos imperativos (solicitaciones de servicio y solicitaciones al montaje y desmontaje) un poco contradictorios y la voluntad de simplificar la fabricación y limitar el peso de material son objetivos del presente invento.

Más precisamente, un objeto del invento es mejorar la aptitud de la estructura de talón descrita en la patente EP 0582196 ya citada a sufrir desmontajes incluso realizados en condiciones poco cuidadosas, en particular con útiles desajustados. En este caso, en el curso de la primera fase del desmontaje, la punta del talón, retenida por un saliente, sufre una rotación centrada sensiblemente sobre dicha punta (véase fig. 3) porque este tipo del talón es bastante flexible en rotación en un plano radial. Si esta rotación va hasta un basculamiento del talón, como se ha representado en la fig. 3, una parte de las espiras de cable circunferencial 2 sufre un alargamiento muy importante. Este alargamiento puede alcanzar aproximadamente el 3% para las espiras 40 más bajas del apilamiento 4 axialmente exterior. En los casos extremos, si este alargamiento se combina con una deformación local debida a la presión del útil de desmontaje, el desmontaje puede causar la rotura del cable en una o varias espiras.

En particular, el presente invento pretende permitir un número de desmontajes muy grande con reutilización posible del neumático, sin sacrificar las prestaciones del neumático en uso.

Según el invento, el neumático comprende flancos que terminan en talones, estando estos concebidos para ser montados sobre una llanta, comprendiendo dicho neumático una armadura de carcasa que pasa en los flancos y que se une a los talones, comprendiendo uno al menos de dichos talones:

- elementos reforzadores de carcasa que van de la parte radialmente baja del talón hacia el flanco,

- al menos un apilamiento de cables circunferenciales que bordean lateralmente los elementos reforzadores de carcasa, teniendo dichos cables circunferenciales una proporción de alargamiento funcional A_{f} = A_{e} + A_{p} superior al 4%,

- una mezcla de caucho de unión dispuesta entre los cables circunferenciales y los elementos reforzadores de carcasa.

La fig. 4 muestra un diagrama de tensión en función del alargamiento. Se observa en primer lugar un alargamiento A_{8} específico del efecto cable. Este alargamiento traduce un nuevo apriete de los alambres del cable, antes incluso de solicitar dichos alambres a tracción. En el diagrama, se observa a continuación un alargamiento plástico A_{p} y finalmente un alargamiento elástico A_{e}.

Para la descripción del invento, introducimos aquí la noción de proporción de alargamiento funcional A_{f} = A_{e} + A_{p}. Esta proporción de alargamiento funcional no comprende el alargamiento específico A_{8} del efecto "cable".

En cuanto a la tensión máxima, está determinada por la fórmula siguiente:

R_{m} \frac{F_{m} \ \rho}{M/L}

donde F_{m} es la fuerza máxima, \rho es la masa volumétrica del material considerado (7,8 g/cm^{3} para el acero utilizado), y M/L es la masa lineal del cable utilizado.

De preferencia, la tensión máxima R_{m} es superior a 2000 MPa, e incluso ventajosamente superior a 2200 MPa, lo que permite construir un talón tan ligero como sea posible, siendo la ligereza en sí un factor de prestación y contribuyendo a limitar el coste del neumático.

El invento será perfectamente comprendido gracias a la consulta de la descripción siguiente, que ilustra con ayuda de las figuras adjuntas y de manera no limitativa, un ejemplo de realización concreto de un talón de neumático.

Las figs. 1 y 2 son cortes radiales de dos variantes de un talón de neumático según el invento.

La fig. 3 ilustra la rotación del talón durante el desmontaje de un neumático.

La fig. 4 ilustra los diferentes alargamientos que caracterizan un cable.

La fig. 5 ilustra las características de elementos de refuerzo utilizados en los talones de neumático.

Las figs. 6 y 7 ilustran variantes de realización del invento.

La fig. 8 ilustra otra variante, solicitada en rotación durante el desmontaje de un neumático.

En las figs. 1 y 2, se ve un talón en el que se perciben elementos reforzadores 1 de carcasa y cables circunferenciales 2.

En la presente memoria, se reserva el término "alambre" al mono-filamento resultante de una operación de extrusión o de trefilado o de laminación o una operación equivalente. Un cable es un conjunto de varios alambres finos. En el caso de alambres de acero, se trata de alambres de diámetro comprendido, aproximadamente, entre 0,05 mm y 0,8 mm. La presente memoria no aborda los diferentes métodos de realización de tal conjunto, que son numerosos y bien conocidos del experto en la técnica. El término "cable" conduce indistintamente a todos los tipos de conjunto de alambres (por ejemplo cables trenzados, retorcidos o cables propiamente dichos).

Cuando se habla de un "elemento reforzador", se trata entonces de manera genérica tanto de los cables como de los mono-filamentos, cualquiera que sea la forma de dicho elemento, siempre que sea filiforme, y cualquiera que sea la materia de éste. Por ejemplo, un cable de rayón o de aramida entra en esta definición genérica.

Los elementos reforzadores 1 de carcasa están constituidos de modo indiferente por cables, metálicos o no metálicos o mono-filamentos. El anclaje de los elementos reforzadores 1 de carcasa está asegurado por cables circunferenciales 2, con interposición de una composición de caucho de unión 3. De preferencia, dicha composición es la mezcla "MS" cuya formulación está dada a continuación, en el punto 6 después de la primera tabla. El cable circunferencial 2 está dispuesto en varias vueltas formando una o varias espirales. El lector podrá encontrar más detalles relativos a este tipo de talón en la solicitud de patente EP 0582196 ya citada. Estos cables 2 están constituidos a su vez por la reunión de varios alambres 21, bien visibles en los aumentos dibujados en las figs. 1 y 2, en el interior de círculos situados a la derecha del talón.

Para fijar las ideas, se puede utilizar un cable (2+7)0.28 no zunchado. Este cable está constituido por un alma compuesta por 2 alambres retorcidos, rodeada por una capa de 7 alambres igualmente retorcidos juntos en sentido contrario. Sin embargo, el modelo preciso de reunión o conjunto no tiene incidencia particular para poner en práctica el invento. Por el contrario, los ensayos de la solicitante le han llevado a observar que no era indiferente utilizar cualquier cable de acero.

La fig. 5 da un diagrama de tensión en función del alargamiento para un cable clásico (curva C), para un cable según el invento (curva I) y para alambre de varilla de tipo clásico (curva T). A título de ilustración general, se puede citar la patente norteamericana 5010938 que ilustra un esquema de bobinado del género clásicamente utilizado para constituir una varilla. Este es realizado por bobinado de varias espiras juntas de un alambre de varilla. Se llama "alambre de varilla" a un alambre de acero de diámetro bastante importante, del orden de 0,8 mm, o más aún. Este alambre de varilla es a menudo, alambre de gran alargamiento y presenta una tensión máxima R_{m} que vale aproximadamente 2000 MPa (Mega Pascales - véase la curva T de la fig. 5). El alargamiento funcional, correspondiente aquí al alargamiento total A_{p} es elevado del orden del 6%.

La curva C ilustra la característica, después de vulcanización para obtener el neumático, de un cable de acero corrientemente utilizado en las capas de la parte superior. Se puede observar un alargamiento funcional A_{f} que vale aproximadamente, un 2%, así como un pequeño alargamiento A_{8} específico del efecto "cable", por tanto de la arquitectura del cable utilizado. La rotura interviene a un nivel de tensión R_{m} elevada, que puede alcanzar 3000 MPa.

El invento pretende obtener una gran resistencia a desmontajes sucesivos, conservando al mismo tiempo la ventaja de la estructura de talón descrita en la patente EP 0582196 ya citada. Además, el invento se propone obtener esta resistencia a los desmontajes utilizando al mismo tiempo materiales de tensión máxima elevada, lo que limita la cantidad de material a utilizar y aligera por tanto el neumático. Por la utilización de cables, otra ventaja del invento es la mayor facilidad de fabricación del neumático pues los cables son menos difíciles de emplear (porque son más flexibles) que alambres de diámetro mayor como alambres de varillas.

El neumático del invento utiliza un cable 2 muy particular para realizar los apilamientos 4 de elementos reforzadores. Este cable goza a la vez de una tensión máxima bastante elevada, al menos tan elevada como aquella de la que gozan las varillas clásicas, y de un gran alargamiento, alargamiento mucho mayor que el presentado por los cables clásicos.

Se va a describir a continuación cómo puede ser obtenido tal cable por un tratamiento térmico particular.

La influencia del tratamiento térmico sobre la variación del alargamiento funcional A_{f} es función de la composición química y del índice de batido en frío del alambre de acero, de la duración y de la temperatura del tratamiento térmico. A fin de obtener un suplemento muy significativo del alargamiento funcional A_{f}, es preferible que el índice de batido en frío \varepsilon del alambre utilizado permanezca inferior a un valor comprendido entre 3,5 y 4, dependiendo el valor límite preciso de la composición química del alambre de acero. El índice \varepsilon está definido por la relación siguiente: \varepsilon = ln(S_{o}/S_{f}) donde S_{o} es la superficie de la sección del alambre antes del batido en frío y S_{f} la superficie de la sección del alambre después del batido en frío.

Se sabe que los refuerzos de acero para los neumáticos poseen una resistencia elevada a la tracción, y poseen un buen poder de adherencia a la goma. La resistencia es obtenida durante el conformado del alambre de acero por un procedimiento conocido por el experto en la técnica, por ejemplo por trefilado. Esta operación, llevada a cabo sobre alambre fino, necesita un fluente de trefilado. En las aplicaciones a los neumáticos, este fluente de trefilado está generalmente formado por un revestimiento adherente clásico, muy frecuentemente de latón, depositado sobre el alambre de acero para favorecer la adherencia del caucho sobre dicho alambre de acero. En una variante, el revestimiento adherente podría estar constituido por una aleación a base de Cu, de Zn y de Ni, o aún cualquier revestimiento que favorezca la adherencia al caucho desempeñando al mismo tiempo la misión de fluente de trefilado. Varios alambres pueden ser reunidos a continuación de manera que formen un cable. Se obtiene así un refuerzo constituido por alambre de acero batido en frío y cubierto por un revestimiento adherente. Estos refuerzos están caracterizados por una pequeña ductilidad del conjunto o/y de los alambres constitutivos (véase curva C en la fig. 5).

Se conoce en sí mismo un tratamiento térmico realizado posteriormente al batido en frío para aumentar la ductilidad. La operación de revestimiento (por ejemplo un latonado) interviene generalmente después de dicho tratamiento térmico, para no degradar el revestimiento.

Por ejemplo, la patente FR 2152078 describe un medio que permite mejorar la ductilidad, por una modificación de estructura. Está en ella descrito cómo se puede obtener un material con una estructura martensítica revenida. En esta patente FR 2152078, se rebasa un nivel de temperatura del orden de 800ºC. El revestimiento de latón no puede ser depositado más que después de este tipo de tratamiento térmico pues si no, a las temperaturas alcanzadas, el revestimiento de latón sería destruido y este refuerzo sería inutilizable en neumáticos pues no es adherente al caucho. Más tarde, esta patente describe un tratamiento térmico de revenido, que es aplicado a una estructura sustancialmente martensítica y templada. Además, ya que el revenido se efectúa en baño de plomo, se impone entonces una operación de limpieza, lo que sería muy problemático si se buscara aplicar este procedimiento a conjuntos como cables y no a un mono-filamento (alambre unitario) pues la limpieza es una operación muy delicada a efectuar sobre cables retorcidos. Finalmente, el revestimiento clásico de latón no puede ser depositado antes del revenido, pues el material es insuficientemente dúctil. Si se le deposita sobre el cable después del revenido, es muy difícil asegurar la homogeneidad del revestimiento de latón. Se ve por tanto que esta patente no aporta solución satisfactoria para preservar la adherencia del cable al caucho.

En el marco de otro invento, de la misma solicitante, se han propuesto diferentes procedimientos de preparación que han revelado ser particularmente ventajosos. Estos procedimientos, interesantes en sí, están además aplicados preferentemente a cables cuyo alambre de acero contiene un contenido de carbono comprendido entre 0,7%
y 0,9%.

Se realiza un tratamiento térmico por efecto Joule (designado en lo que sigue por EJ) a una temperatura comprendida entre 400ºC y 500ºC, durante un período inferior o igual a 5 segundos. Los tiempos dados son los de calentamiento; no comprenden los tiempos de enfriamiento. Se puede también citar el tratamiento térmico por convección estática (designado a continuación por CV), realizándose la convección de preferencia en atmósfera protectora y a una temperatura inferior a 420ºC, y en este caso el enfriamiento que se deriva de ello es también llevado a cabo en atmósfera protectora. Se puede aún citar el tratamiento térmico por inducción (designado en adelante IN), estando la temperatura comprendida entre 400ºC y 550ºC y siendo el tiempo de calentamiento inferior o igual a 1 segundo.

Se puede igualmente realizar el tratamiento térmico por EJ o por IN en atmósfera protectora, para limitar tanto como sea posible la degradación del revestimiento (por ejemplo la oxidación del latón). En este caso, es preferible mantener el cable en atmósfera protectora durante el enfriamiento. En una variante o como suplemento de la utilización de una atmósfera protectora, se puede para todos estos tratamientos térmicos prever una operación de decapado, seguida como es conocido por un lavado con agua y un secado.

Se puede realizar también un tratamiento de recocido de restauración, realizado a baja temperatura. Se entiende por ello una temperatura que sea, en cualquier caso, inferior a Ac_{1} (temperatura correspondiente a una transformación de la estructura cristalina del acero) y, de preferencia, inferior o igual a 550ºC, siendo generalmente superior a 250ºC. Es, también, un tratamiento realizado directamente sobre cable que comprende alambres cubiertos separadamente por un revestimiento adherente.

El límite de temperatura depende, en realidad, del tiempo y del modo de calentamiento. Parece que la energía aportada al cable debe ser sensiblemente idéntica para todos los tratamientos térmicos. Las temperaturas dadas son temperaturas alcanzadas en la superficie del cable. Pueden ser medidas por ejemplo por termovisión, o con una sonda de contacto cuando sea posible. Son tomadas durante el propio tratamiento térmico, o justo después cuando en la práctica resulte difícil hacerlo de otro modo. Este es el caso de los valores dados para el tratamiento tér-
mico IN.

El tratamiento térmico lleva la capacidad de alargamiento funcional A_{f} del cable a un valor superior a aproximadamente 4%, manteniendo al mismo tiempo la resistencia a la tracción a un nivel suficiente para el neumático (tensión máxima R_{m} que vale aproximadamente al menos 2000 MPa después de tratamiento térmico) así como manteniendo una aptitud a adherirse al caucho suficiente. La curva I en la fig. 5 describe una característica típica de tal cable. Se ha precisado bien que se trata de un suplemento de capacidad de alargamiento funcional pues los valores dados no comprenden el alargamiento A_{8} específico del efecto "cable". Ahora bien el suplemento de capacidad de alargamiento funcional no depende de la arquitectura del cable, con material idéntico, sino que depende esencialmente del tratamiento térmico.

El alambre utilizado es más generalmente de acero batido en frío de elevado contenido de carbono (comprendido entre 0,4% y 1,0% C) y comprende eventualmente elementos clásicos tales como manganeso y silicio para aumentar ciertas propiedades específicamente requeridas como es conocido por los expertos en la técnica, y comprende además impurezas en cantidad menor. La conformación, hasta el diámetro final puede ser efectuada por un procedimiento cualquiera, por ejemplo por trefilado. Los alambres son reunidos entre sí de manera que formen un cable, por un procedimiento conveniente de reunión (retorcido o cableado propiamente dicho).

El cable tratado está constituido por alambres elementales batidos en frío y revestidos. El tratamiento térmico sobre cable (es decir, después de la reunión) permite tratar simultáneamente todos los alambres en una sola operación.

En los ejemplos siguientes, se describen los procedimientos utilizados y los resultados obtenidos. Se utiliza en todos alambre de acero esencialmente perlítico, batido en frío y latonado, que constituye un cable no zunchado. Su composición química precisa, dada con relación al peso del acero, es la siguiente: contenido en carbono: 0,81%, en manganeso: 0,54%, en silicio: 0,25%, en fósforo: 0,01%, en azufre: 0,01%, en cromo: 0,11%, en níquel: 0,03%, en cobre: 0,01%, en aluminio: 0,005%, en nitrógeno: 0,003%.

Ejemplo 1 Tratamiento por efecto Joule sobre un cable (2+7)0,28

El principio consiste en calentar el cable de modo continuo durante su paso, por efecto Joule en atmósfera protectora (por ejemplo una mezcla de nitrógeno y de hidrógeno). La duración de calentamiento es de aproximadamente 2,7 segundos. La temperatura de tratamiento es de 450ºC. Después del calentamiento, el cable es enfriado en atmósfera protectora (N2, H2) y luego enrollado sobre bobinas. Presenta las características siguientes:

(2+7)0,28	R_{m}(MPa)	\DeltaR_{m}	A_{f}	Ensayo de	Ensayo \Delta	MS	MS \Delta
		(%)	(%)	adherencia	adherencia (%)	adherencia	adherencia (%)
Antes TTBT	2920	-	2,8	78	-	90	-
EJ/N2.H2	2497	-14	5,0	56	-28	93	+3

donde, en este ejemplo como en los siguientes:

1. TTBT significa "tratamiento térmico a baja temperatura";

2. los valores de adherencia (adher) dan una aplicación de la calidad de la unión entre el cable y una composición de caucho que forma un bloque en el que dicho cable está empotrado, siendo vulcanizado el conjunto dejando que una parte del cable sobresalga de dicho bloque para constituir así una probeta de ensayo; los valores dados corresponden a la medida de la fuerza necesaria para extraer el cable fuera del caucho;

3. todas las variaciones (\Delta) están indicadas en porcentaje; para permitir la clasificación de las diferentes soluciones por una lectura comparativa;

4. la aptitud intrínseca del cable a adherirse sobre caucho es controlada experimentalmente sobre dicha probeta observando el esfuerzo a partir del cual se separan el cable y la matriz;

5. las columnas "ensayo" corresponden a una matriz de mezcla llamada de ensayo, que comprende 100% de NR (caucho natural), con adición de cargas reforzadoras para obtener una dureza Shore A conveniente, superior a 70, una proporción de azufre importante, comprendida entre 5% y 8%, y una proporción de cobalto elevado, comprendida entre 0,3% y 0,4% (estando dados los porcentajes con referencia al peso total de elastómero); en cuanto a su aptitud a adherirse al cable, esta mezcla es muy sensible a las variaciones químicas del revestimiento de latón sobre el cable;

6. las columnas "MS" corresponden a la mezcla preferente descrita a continuación por referencia a la patente EP 0582196. Como recordatorio, dicha mezcla comprende un elastómero sintético SBR utilizado solo o en combinación con polibutadieno (PB) teniendo dicho SBR una temperatura de transición vítrea (T_{g}) comprendida entre -70ºC y -30ºC y teniendo dicho PB una T_{g} comprendida entre -40ºC y -10ºC, siendo utilizados dicho o dichos elastómeros sintéticos en proporción totalizada de al menos 40% del peso total de elastómero, estando el resto constituido por caucho natural. Las Tg consideradas son medidas por análisis térmico diferencial. De preferencia, se utiliza una mezcla que contiene 50% de solución de SBR con una Tg que vale -48ºC, 50% de NR, con adición de cargas reforzadoras y de resina para obtener la dureza Shore A conveniente, superior a 70. De preferencia, para obtener un buen pegado de la mezcla sobre un alambre latonado, se utiliza una importante proporción de azufre, comprendida entre 5% y 8% del peso total de elastómeros, y se utiliza cobalto en cantidad del orden de 0,2% del peso total de elastómeros.

Ejemplo 2 Tratamiento por convección (CV) sobre un cable (2+7)0,28, seguido de un decapado (DECA)

El cable es tratado en un horno de convección estática (horno de recocido de restauración) en atmósfera protectora controlada, por ejemplo nitrógeno hidrogenado con 6% de hidrógeno. Se le calienta hasta 350ºC en 3 horas. Se efectúa a continuación un mantenimiento a la misma temperatura durante 30 minutos. Luego se le enfría hasta temperatura ambiente en 3 horas. Las bobinas son a continuación desenrolladas para permitir el paso del cable por un baño de ácido ortofosfórico o sulfúrico con muy pequeña concentración (aproximadamente 4%). El tiempo de permanencia en este baño de decapado es del orden de 2 segundos. El baño está a la temperatura ambiente. Las características obtenidas son las siguientes:

\newpage

(2+7)0,28	R_{m}(MPa)	\DeltaR_{m}	A_{f}	Ensayo de	Ensayo \Delta	MS	MS \Delta
		(%)	(%)	adherencia	adherencia (%)	adherencia	adherencia (%)
antes TTBT	2920	-	2,8	78	-	90	-
CV + DECA	2443	-16	5,4	67	-14	85	+6

Ejemplo 3 Tratamiento por inducción (IN) sobre un cable (2+7)0,28

El cable es calentado a su paso por inducción, en atmósfera protectora (NH3 descompuesto o N2,H2). El recocido de restauración se hace por inducción electromagnética haciendo circular corrientes inducidas en una longitud del orden de 40 cm, la velocidad de tratamiento puede ser variable (80 m/min por ejemplo), siendo regulado el conjunto para obtener un tratamiento térmico homogéneo del cable. La temperatura tomada en la superficie del cable y a la salida del inductor es del orden de 450ºC. Las características obtenidas son las siguientes:

(2+7)0,28	R_{m}(MPa)	\DeltaR_{m}	A_{f}	Ensayo de	Ensayo \Delta	MS	MS \Delta
		(%)	(%)	adherencia	adherencia (%)	adherencia	adherencia (%)
antes TTBT	2920	-	2,8	78	-	90	-
IN/N2,H2	2524	-14	5,4	39	-50	86	-4

Ejemplo 4 Tratamiento por efecto Joule (EJ) sobre un cable (3+8)0,35, en atmósfera protectora

(3+8)0,35	R_{m}(MPa)	\DeltaR_{m}	A_{f}	Ensayo de	Ensayo \Delta	MS	MS \Delta
		(%)	(%)	adherencia	adherencia (%)	adherencia	adherencia (%)
antes TTBT	2537	-	3,09	90	-	85
EJ/N2.H2	2410	-5	5,31	68	-24	101	+19

El análisis de estos ejemplos permite observar que el valor absoluto de la adherencia del caucho sobre el cable depende también de la fórmula de mezcla de caucho utilizada. Se puede así aceptar una mayor o menor alteración del revestimiento adherente debida al tratamiento térmico, según la formulación de la mezcla que se utiliza para el caucho de unión 3.

Si se emplea la mezcla MS ya citada, se puede aceptar una degradación o disminución mayor (del orden del 70% sobre la mezcla de "ensayo") pues las prestaciones en adherencia obtenidas con esta mezcla son menos sensibles a una modificación de la naturaleza química del revestimiento durante el tratamiento térmico a baja temperatura. Pero de preferencia, no se retendrán más que las soluciones que presenten sobre la mezcla de ensayo una degradación inferior al 50%. En todos los ejemplos anteriores y en particular en el ejemplo 3, se puede observar que la mezcla MS ofrece la mejor aptitud para contener la degradación a un nivel pequeño en los casos más desfavorables. Sin embargo, otros típos de mezclas podrían ser formulados y esta última observación no es limitativa. Otras condiciones de realización de los tratamientos térmicos podrían ser utilizadas; es posible que en ciertos casos, se llegue a una degradación menor de la adherencia, lo que haría posible la utilización de dicha mezcla de "ensayo" para la capa 3, o aún la utilización de otra mezcla eventualmente menos favorable a la adherencia que la mezcla MS.

Se conoce ya un procedimiento de preparación de un cable para neumático, en el que, partiendo de un cable realizado en alambre de acero batido en frío y cubierto de un revestimiento adherente que favorece la adherencia entre el acero y el caucho, se somete dicho cable a un tratamiento térmico de recocido de restauración, a una temperatura comprendida entre 250ºC y Ac_{1}, durante un período preseleccionado de manera que lleve la proporción de alargamiento funcional A_{f} a un valor superior a 4%, empleando medios tales que, controlando la aptitud de tal cable a adherirse a una mezcla de caucho llamada de "ensayo" antes y después de dicha preparación, la degradación observada sea inferior o igual al 70%.

Dichos medios pueden ser un decapado del cable de acero posteriormente al TTBT, o la elección de una atmósfera suficientemente protectora durante el TTBT y el enfriamiento que le sigue, o cualquier otro medio de efecto equivalente.

Gracias a este procedimiento, se conserva una buena adherencia entre el caucho y el metal. Además, en caso de solicitaciones importantes en el desmontaje, el cable 2 sobrepasa el límite elástico pero queda siempre bajo el límite de rotura. El cable conserva pues una zona de comportamiento elástico incluso allí donde un esfuerzo localizado le ha llevado más allá de su límite elástico inicial. Incluso si subsiste un alargamiento residual importante (del orden de 2 a 3%) en la zona solicitada por un desmontaje, este alargamiento añadido sobre el perímetro total de una espira de cable 2 no representa más que un valor del orden de 1 para 1000, lo que no perturba en nada la buena permanencia del neumática sobre la llanta después de un nuevo montaje.

El valor de desgaste del neumático así realizado no es alterado en absoluto por los varios ciclos de desmontaje y montaje que un neumático sufre en el curso de su servicio, y esto tanto más cuanto que incluso si se produce un alargamiento que sobrepase el límite elástico durante cada desmontaje, este alargamiento no solamente no recae más que sobre una pequeña longitud del cable, como se ha visto, sino que, además, tal alargamiento no sobreviene más que sobre una pequeña parte de las espiras superpuestas, y preferentemente para el apilamiento axialmente exterior del talón.

Se ha visto anteriormente la utilización de un cable muy particular, de gran alargamiento, como refuerzo circunferencial que asegure el anclaje de los elementos reforzadores de carcasa. Se propone a continuación respetar las reglas geométricas de construcción para la arquitectura del talón. Estas reglas pueden ser utilizadas en combinación con el tipo de cable definido anteriormente, o bien independientemente de este tipo de cable. Estas reglas de construcción pueden por tanto ser utilizadas cualquiera que sea el elemento reforzador circunferencial utilizado, incluso si se reemplaza el cable 2 por cables textiles o por refuerzos mono-filamentarios, cualquiera que sea la naturaleza y la geometría de éstos. Observemos que, de preferencia, el elemento reforzador circunferencial debe gozar de una aptitud al alargamiento bastante grande. Si se emplea un alambre de varilla (mono-filamento metálico), es un alambre de gran alargamiento (véase por ejemplo la curva T en la fig. 5).

Cuando, por ejemplo, el dimensionamiento del talón y/o las elecciones de materiales hacen el talón relativamente poco compacto, es ventajoso desplazar radialmente hacia arriba la parte baja del apilamiento 5 axialmente más al exterior, como se ha ilustrado en las figs. 6 y 7. Así, cuando hay al menos dos apilamientos de elementos reforzadores circunferenciales 2 bordeando lateralmente los elementos reforzadores de la carcasa, hay un desplazamiento radial entre la parte radialmente más baja de dicho apilamiento 5 y de los apilamientos 4 contigüos. Esto contribuye también a limitar la solicitación de los cables durante el desmontaje del neumático. De preferencia, la parte radialmente más baja de cada apilamiento está desplazada radialmente hacia arriba con relación a la parte radialmente más baja del apilamiento adyacente por el lado axialmente interior.

En el mismo espíritu, la espira más baja de cada apilamiento 41, 42, 43 (véase la fig. 8) está situada a un nivel radial que, durante un basculamiento del talón, no es solicitada a crecer de diámetro más que en un valor que limita el alargamiento del cable a un nivel que puede soportar sin daños. Dicho de otro modo, la sobretensión de las espiras más solicitadas permanece pequeña. Observemos que el aumento del perímetro de las espiras en cuestión no es proporcional a lo que puede aparecer como un aumento de diámetro en la fig. 8. En efecto, se ha explicado antes que la deformación no afecta de manera homogénea a todo el contorno de la espira en cuestión. La solicitación que provoca el basculamiento del talón es una solicitación local. Observemos también que, en el momento en que el talón se apoye sobre la punta (posición central en las figs. 8 y 3), la punta se deforma, en particular bajo el efecto de tensiones de cizalladura que actúan en este momento sobre un espesor relativamente pequeño, lo que limita la extensión que sufren las diferentes espiras.

Bajo otro aspecto, se puede tener en cuenta más exactamente la geometría del talón, o sea durezas diferentes de los productos que se pueden encontrar. En las figs. 6 y 7, se han visualizado las distancias totales e_{1} y e_{2}. siendo e_{1} la distancia en la dirección radial que separa la espira más baja de la superficie del talón que debe venir a contacto con el asiento de la llanta (o de su prolongación si se presenta el caso) y siendo e_{2} la distancia en la dirección axial que separa la espira más baja de la superficie del talón por el lado de la cavidad interna del neumático, es decir, uniéndose al lado axialmente interior. Para que la espira considerada no sufra una sobretensión perjudicial, conviene en primera aproximación (es decir suponiendo que la dureza de los diferentes productos cruzados a lo largo de los segmentos marcados e_{1} y e_{2} en las figs. 6 y 7) que e_{2} sea menor o igual a e_{1}. Teniendo en cuenta más precisamente la naturaleza exacta de los diferentes constituyentes, y considerando que e_{1j} es el espesor de cada producto que separa radialmente la espira radialmente más baja de un apilamiento cualquiera de la cara radialmente inferior del talón, y que e_{2i} es el espesor de cada producto que separa radialmente la espira radialmente más baja de un apilamiento cualquiera de la cara axialmente interior del talón, y que G_{1j} y G_{2j} son los módulos de Young respectivos de los productos considerados, entonces el criterio de concepción puede expresarse como sigue:

\Sigma_{i} e_{2i}*G_{2i} \leq \Sigma_{j} e_{1j}*G_{1j}

Se ha propuesto así una arquitectura en la que cada espira de los apilamientos 4 o 5 ve su nivel de tensión disminuir durante el basculamiento del talón, lo que conduce a disminuir el nivel de apriete y a facilitar el desmontaje. Las reglas propuestas son experimentales. El resultado buscado es que, mientras el talón bascula, no sufren extensión perjudicial. Una vez que el talón ha dejado su asiento, se distiende, incluso por el lado axialmente interior de la rueda, allí donde el asiento es prolongado a menudo por una zona en general cilíndrica bastante ancha (hueco de llanta desplazado axialmente hacia el exterior). Así, lo esencial es que, en el curso del basculamiento, cada espira no sea solicitada a pasar a una posición radial superior a su posición de referencia en el talón no solicitado en rotación (véase la fig. 8).

Claims

1. Un neumático que comprende flancos que terminan en talones, estando éstos concebidos para ser montados sobre una llanta, comprendiendo dicho neumático una armadura de carcasa (1) que pasa por los flancos y que se reúne en los talones, comprendiendo uno al menos de dichos talones: elementos reforzadores de carcasa que van de la parte radialmente baja del talón hacia el flanco, estando desprovisto cada talón de vuelta sobre sí misma de la carcasa alrededor de una varilla, estando dispuestos los elementos reforzadores de carcasa en una o varias alineaciones, dibujando estos aproximadamente, en el interior de cada alineación, un tronco de cono parcial de eje confundido con el eje de rotación del neumático, al menos dos apilamientos de elementos reforzadores circunferenciales (2) que bordean lateralmente los elementos reforzadores de carcasa, caracterizado porque la parte radialmente más baja del apilamiento parcialmente más al exterior (5) está desplazada radialmente hacia arriba con relación a la parte radialmente más baja del apilamiento (4) adyacente.

2. Un neumático que comprende flancos que terminan en talones, estando éstos concebidos para ser montados sobre una llanta, comprendiendo dicho neumático una armadura de carcasa (1) que pasa por los flancos y que se reúne en los talones, comprendiendo uno al menos de dichos talones: elementos reforzadores de carcasa que van de la parte radialmente baja del talón hacia el flanco, al menos dos apilamientos de elementos reforzadores circunferenciales (2) que bordean lateralmente los elementos reforzadores de carcasa, materiales tales que e_{1j} es el espesor de cada producto que separa radialmente la espira radialmente más baja de un apilamiento cualquiera de la cara radialmente inferior del talón, y que e_{2j} es el espesor de cada producto que separa radialmente la espira radialmente más baja de un apilamiento cualquiera de la cara axialmente interior del talón y que G_{1j} y G_{2j} son los módulos de Young respectivos de los productos considerados, caracterizado porque dichos materiales respetan la regla siguiente:

\Sigma_{i} \ e_{2i}\text{*}G_{2i}\leq \Sigma_{j} \ e_{1j}\text{*}G_{1j}