ES2214794T3 - Apoyo de seguridad de material elastomero inyectable para neumatico. - Google Patents

Abstract

Un soporte de seguridad presenta hebras de refuerzo de circunferencia inextensible, empotradas en un elastómero y formadas bajo presión en un molde cerrado. El soporte presenta hebras de refuerzo complementarias orientadas hacia afuera, en sentido radial, de las hebras de refuerzo, y que descansan axialmente con respecto a los puertos de suministro de elastómero en el molde. Las hebras complementarias pueden estar a más de 60 grados con respecto a la dirección de la circunferencia. Cada conjunto de hebras de refuerzo puede ser un tejido.

Description

Apoyo de seguridad de material elastómero inyectable para neumático.

El presente invento se refiere a la fabricación de bandas elásticas como apoyos utilizados en el interior de neumáticos para soportar la carga en caso de reventón. Más precisamente, se refiere a la fabricación de apoyos que tienen en su base un cinturón sensiblemente inextensible realizado por medio de hilos de refuerzo del tipo de los que usualmente refuerzan los neumáticos.

La solicitud de patente EP 0.796.747 describe un ejemplo particular de tal apoyo. En la figura 1 de dicha solicitud EP 0.796.747 se ve que la base 10 del apoyo está reforzada por hilos 11 dispuestos sensiblemente a cero grados con respecto a un plano perpendicular al eje de rotación del apoyo.

El documento US 5.634.993 describe un apoyo que corresponde al preámbulo de la reivindicación 1.

En la presente solicitud, se entiende por "hilo" tanto monofilamentos como multifilamentos, o conjuntos como cables, retorcidos o incluso cualquier tipo de conjunto equivalente, y esto, cualquiera que sea el material y el tratamiento de estos hilos, por ejemplo tratamiento superficial o recubrimiento o preencolado para favorecer la adherencia con el caucho. Se entiende por "cero grados" un ángulo medido con relación a la dirección circunferencial, es decir con respecto a un plano perpendicular al eje de rotación del soporte, recuperando así las convenciones usuales para los neumáticos. Se dice que el ángulo vale "sensiblemente" cero grados porque el refuerzo que permite oponerse a la centrifugación del soporte se realiza por bobinado de un hilo o de una banda estrecha de hilos paralelos, con un cierto paso de colocación, de donde resulta que el ángulo no vale exactamente cero grados, sino que en la práctica es al menos localmente algo superior a cero grados para poder barrer toda la anchura deseada. Se entiende por "plano ecuatorial" del apoyo todo plano perpendicular al eje de simetría de rotación del apoyo.

Un material adecuado para realizar tal apoyo es el caucho.

Se conocen diferentes técnicas de fabricación de un objeto moldeado: moldeo por compresión, moldeo por transferencia, moldeo por inyección. El moldeo por compresión supone la introducción del volumen de caucho necesario en el interior del molde antes del cierre del molde antes de la introducción en él del volumen de caucho necesario. La elección depende sobre todo de las series previstas. El moldeo por inyección, más costoso en inversión inicial, tiene un coste marginal más bajo y permite alcanzar una mayor calidad geométrica debido a una mayor uniformidad de las presiones y temperaturas del material durante la reacción de vulcanización.

Pero la inyección, así como la transferencia, se prestan mal a los productos no homogéneos, que están reforzados por refuerzos flexibles. En particular, estos procedimientos que implican la introducción de material en un molde cerrado están mal adaptados cuando el refuerzo es una capa de hilos, pues los hilos no se sujetan, o lo hacen muy mal, en el molde. El caucho impulsado en el molde arrastra con él los hilos cuando llena el molde. Es, pues, muy problemático asegurar un posicionamiento preciso de los hilos en el apoyo vulcanizado. Esto es debido a que no se mantiene la impulsión de caucho en un molde cerrado para las piezas de caucho reforzadas por hilos. Por ejemplo, es muy conocido que los neumáticos no son inyectados; se realiza primeramente una pieza en bruto crecida con una forma bastante próxima a la forma final de fabricación del neumático, teniendo la pieza en bruto los hilos de refuerzo insertados en el lugar deseado entre las diferentes capas de caucho, después se asegura el moldeo cerrando alrededor de la pieza en bruto los elementos de moldeo necesarios.

El invento tiene por objeto un apoyo tal como el descrito en la solicitud de patente EP 0.796.747 que puede ser fabricado por impulsión de material en un molde previamente cerrado, al tiempo que se garantiza que se respeta perfectamente la posición de los hilos de refuerzo deseada por el diseñador del apoyo.

El objeto del invento se consigue por un apoyo según la reivindicación 1.

El apoyo de seguridad según el invento está destinado a ser montado en una llanta de vehículo. Este apoyo tiene un eje de rotación, una base limitada por una cara radialmente interior sensiblemente cilíndrica destinada a ser montada alrededor de la llanta, y un cuerpo que forma soporte unido a la base. La base comprende un conjunto de hilos de refuerzo circunferenciales sensiblemente inextensibles envueltos en una matriz de material elastómero. El apoyo se realiza por impulsión a presión en una cavidad cerrada a partir de puntos de alimentación dispuestos al nivel del cuerpo del apoyo. Este apoyo está caracterizado porque la base tiene elementos de refuerzo complementarios dispuestos, al menos en parte, radialmente en el exterior con relación al conjunto de hilos de refuerzo circunferenciales y axialmente enfrente de los puntos de alimentación.

Preferentemente, los elementos de refuerzo complementarios tienen hilos de refuerzo orientados con relación a la dirección circunferencial un ángulo \alpha superior o igual a 60 grados.

Los elementos de refuerzo complementarios incluyen los desplazamientos de los hilos de refuerzo circunferenciales en el momento de la impulsión a presión en la cavidad de moldeo. Estos elementos de refuerzo complementarios son los primeros en estar en contacto con el frente de impulsión del material en la cavidad. Como este frente está sensiblemente en un mismo plano axial, la orientación de los hilos de refuerzo con un ángulo \alpha superior a 60º con relación a la dirección circunferencial les permite resistir bien cualquier desplazamiento inducido por este frente de impulsión. Por lo tanto, la posición de los hilos de refuerzo circunferenciales dispuestos bajo los elementos de refuerzos complementarios también es mantenida en la posición deseada por el diseñador del apoyo.

Se debe observar que los elementos de refuerzo complementarios no tienen ningún papel funcional para el apoyo en funcionamiento. Su papel está limitado a facilitar la realización de apoyos que tienen hilos de refuerzo circunferenciales dispuestos según la voluntad del diseñador del apoyo.

Según un primer modo de realización, los puntos de alimentación están sensiblemente dispuestos en un mismo plano ecuatorial, sensiblemente en la parte central del cuerpo del apoyo, y los refuerzos complementarios se extienden axialmente en una longitud 2L superior o igual al tercio de la anchura axial de la base del apoyo. La extensión axial de los elementos de
refuerzo complementarios está, preferentemente, limitada a la mitad de la base del apoyo.

Según un segundo modo de realización, los puntos de alimentación están sensiblemente dispuestos en un mismo plano ecuatorial a un lado de dicho apoyo, los refuerzos complementarios rodean el extremo axial del conjunto de hilos de refuerzo circunferenciales del lado del apoyo y se extienden axialmente en el exterior con relación al conjunto de hilos de refuerzo circunferenciales en una longitud L superior o igual a 10 mm. Preferentemente, L es inferior o igual a 30 mm.

En este último caso, se ha considerado que una longitud L inferior a 10 mm sería insuficiente para limitar eficazmente los desplazamientos de los hilos de refuerzo circunferenciales debido al fenómeno de arrastre ligado al frente de impulsión del material inyectado en el momento de la impulsión por presión en el molde. Por el contrario, más allá de una longitud de 30 mm el efecto es prácticamente siempre similar. Esto aumentaría el coste y el peso del apoyo sin aportar mejora a la precisión de colocación de los hilos circunferenciales.

La naturaleza de los hilos de los refuerzos complementarios puede ser muy variada. Se puede utilizar un tejido cruzado o dos capas con hilos orientados según + y - \alpha. También se puede tener una sola capa con hilos orientados según un ángulo \alpha superior o igual a 80 grados y preferentemente a 90 grados.

En el contexto del presente invento, se asimilará a un apoyo, accesorio destinado a ser montado en el interior de un neumático para conferirle un modo de funcionamiento temporal con presión nula, una banda no neumática concebida para ser utilizada sola en servicio normal, no siendo las adaptaciones de elección de los materiales constitutivos y/o de diseño del objeto en sí el objeto de la presente solicitud de patente. Dicho de otra forma, el presente invento puede encontrar aplicación cualquiera que sea el destino preciso del objeto, y no está limitado a una concepción particular del objeto moldeado, siempre que esté reforzado por hilos, ni a un material en particular, siempre que se realice por impulsión a presión en una cavidad cerrada.

La siguiente descripción ilustra un modo preferido de realización del invento. En las diferentes figuras se ve:

- en la figura 1, una sección axial de un apoyo de seguridad según el invento;

- en la figura 2, una sección axial de un molde destinado a realizar el apoyo de la figura 1;

- en la figura 3, una sección axial de un segundo modo de realización de un apoyo según el invento; y

- en la figura 4, una sección axial de un tercer modo de realización de un apoyo según el invento.

En la figura 1, se ve una sección axial de un apoyo de seguridad según el invento. Este apoyo corresponde sustancialmente al descrito en la solicitud de patente EP 0.796.747. Este apoyo comprende una base 10, y un cuerpo 20 con formas generalmente anulares. El cuerpo comprende una cima o parte superior 21, así como una serie de vaciados 22 que se extienden radialmente en la parte central del cuerpo y que desembocan en un solo lado. Estos vaciados están regularmente repartidos en toda la circunferencia del cuerpo 20. La cima del cuerpo tiene también protuberancias 23 que se deben a la realización del apoyo por inyección. Estas protuberancias 23 indican la presencia de puntos de alimentación de material en el momento de la inyección. Las protuberancias 23 están repartidas regularmente en la circunferencia de la cima 21.

La base 10 está reforzada por una capa 11 cuyos hilos de refuerzo están orientados en dirección longitudinal sensiblemente a 0 grados. Comprende también una capa 12 que rodea el extremo axial de la capa 11 en el lado de las protuberancias 23. Esta capa 12 está constituida por hilos de refuerzo orientados a 90 grados con respecto a la dirección circunferencial del apoyo. Esta capa 12 se extiende axialmente, a una parte y a otra de la capa 11, en una distancia L comprendida entre 10 y 30 mm. La capa 12 está dispuesta axialmente enfrente de las protuberancias 23, es decir que protege los hilos de refuerzo circunferenciales más próximos a las protuberancias 23. El espesor radial de la base 10 enfrente de los vaciados 22 del cuerpo 20 es bastante pequeño, normalmente inferior a 15 mm.

También se ve que la cara radialmente interior de la base 10 tiene un desenganche 24 radial en el lado de la capa 12, de tal forma que la presencia de la capa 12 no modifica localmente el diámetro efectivo de los hilos de refuerzo circunferenciales de la capa 11.

Se debe observar que la capa 12 podría también extenderse, radialmente en el interior con respecto a la capa 11, en toda la anchura axial de la base de apoyo. En este caso, sería inútil prever un desenganche 24 puesto que todos los hilos circunferenciales de la capa 11 estarían dispuestos a igual distancia del eje de rotación del apoyo.

La figura 2 presenta una sección axial de un molde de inyección de un apoyo según el invento. Se ve la cavidad de moldeo 41, con la forma de fabricación del apoyo. Esta cavidad 41 está definida por un núcleo interior 42 y piezas complementarias que son un plato inferior 43 (montado sobre un portaplato 44), un plato superior 45 y segmentos 46 que moldean la superficie de apoyo propiamente dicha, situada radialmente en el exterior del apoyo. Dados los surcos y resaltos que se desea moldear sobre la superficie de apoyo (véase la figura 1), ésta es moldeada por una pluralidad de segmentos 46, capaces de un movimiento radial. Se ven dos de los canales de inyección 47 del material en el momento de impulsión de la cavidad. Estos canales definen los puntos de alimentación 48. Estos puntos están regularmente repartidos sobre la circunferencia del apoyo. En el modo de realización descrito, los puntos de alimentación 48 están dispuestos sensiblemente en un mismo plano ecuatorial del molde a un mismo lado del apoyo.

El plato superior tiene además dedos 50, que forman una protuberancia, destinados a moldear los vaciados 22 del apoyo.

El molde 40 está instalado en una prensa de inyección que tienen medios (no representados) para dirigir el movimiento de los segmentos 46 y está dotado de un mecanismo capaz de imprimir un movimiento de alejamiento y de acercamiento relativo del portaplato 44 y del plato superior 45. Este movimiento de alejamiento y de acercamiento relativo permite la apertura del molde principalmente para retirar el apoyo
después de la vulcanización.

Se realiza usualmente de la siguiente forma un apoyo tal como el expuesto en la figura 1. Se prefabrica un anillo que forma una especie de cintura que contiene la capa 11 de hilos circunferenciales de refuerzo así como la capa complementaria 12. Para fabricar tal anillo se puede, por ejemplo, utilizar un mandril comparable a un tambor para el primer estado de la fabricación de un neumático. Sobre este mandril se deposita una capa 12 de anchura 2L que tiene hilos de refuerzo orientados a 90 grados con la dirección circunferencial del mandril envueltos en una matriz elastómera, después se aplica, recubriendo parcialmente la capa 12, una capa 11 de hilos orientados a 0 grados recubiertos en una matriz elastómera. Esta capa puede estar constituida por un hilo único recubierto de caucho, una banda estrecha de hilos calandrados en el caucho, o una capa de hilos calandrados en el caucho, como muy conocido para la fabricación de zunchos a cero grados que se encuentran corrientemente en la cima de los neumáticos para vehículos de turismo. En fin, se dobla el extremo libre de la capa 12 sobre la capa 11. El desarrollo de la capa 11, que tiene hilos de refuerzo circunferenciales casi inextensibles, debe corresponder sensiblemente al de la pared radialmente interior del núcleo 42. Esta pared tiene un desenganche radial 49 en el lado de los puntos de alimentación 48 para tener en cuenta el espesor de la capa 12.

A continuación, estando abierto el plato superior 45 del molde 40, se introduce el anillo así preparado en la cavidad 41 comenzando por el extremo de la capa 11 opuesto a la capa 12.

Se cierra el molde acercando el plato superior 45 al plato interior 43, así como radialmente los segmentos 46 a su posición de moldeo.

Se inyecta el caucho a una temperatura apropiada en la cavidad 41 a partir de los puntos de alimentación 48.

Después de la impulsión total del caucho en la cavidad, se deja vulcanizar el caucho, se abre la cavidad de moldeo y se retira el apoyo.

En el momento de la inyección del caucho en la cavidad 41, a partir de los canales 47 y de los puntos de alimentación 48, el frente de impulsión del material llena progresivamente la cavidad 41 chocando primeramente con la capa 12 dispuesta enfrente de los puntos de alimentación 48 antes de entrar progresivamente en contacto axialmente con el conjunto de la pared radialmente exterior de la capa 11. El flujo de caucho tiene un efecto de arrastre de esta capa 12 en la dirección del extremo todavía libre del apoyo. Como esta capa 12 tiene hilos orientados en la dirección del flujo y bien anclados a ambas partes del extremo de la capa 11, esta capa 12 se opone al desplazamiento inducido por el flujo de material y permite que los hilos de la capa 11 permanezcan en su posición original.

Se comprueba que un anclaje de la capa 11 en una longitud L comprendida entre 10 y 30 mm es suficiente para obtener en las condiciones usuales de presión y de temperatura de inyección una buena estabilidad de los refuerzos de la base de apoyo.

La figura 3 muestra un segundo modo de realización de un apoyo según el invento. En este caso, las protuberancias 23 que corresponden a los puntos de alimentación del material en el momento de la compresión de la cavidad del molde están dispuestos en el lado en el que no desembocan los vaciados 22. Por lo tanto, la capa 22 está dispuesta a este mismo lado de los vaciados. Para garantizar una disposición homogénea de los hilos de refuerzo circunferenciales, se debe advertir que la capa 12 se extiende axialmente en el exterior con relación a la capa 11 en una longitud L como anteriormente. Por el contrario, esta capa 12 se extiende bajo la capa 11 en toda la anchura de la capa 11. Por lo tanto, la superficie radialmente interior del apoyo puede ser completamente cilíndrica.

Este modo de realización corresponde a una disposición invertida de los vaciados del molde. En este caso, los vaciados 50 están unidos al plato inferior y no al plato superior.

La figura 4 muestra un modo de realización del apoyo en el que las protuberancias 23 están dispuestas en esencia axialmente en la parte central del cuerpo del apoyo. En este caso, la capa 12 está dispuesta enfrente del plano axial de estas protuberancias sensiblemente en el centro de la capa 11. La capa 12 se extiende axialmente en una longitud 2L comprendida entre el tercio y la mitad de la anchura axial de la base del apoyo. La capa 12 se extiende axialmente a una parte y a otra del plano axial de las protuberancias 23. La solicitante ha comprobado, en efecto, que la anchura axial de la capa 12 debía, en este modo de realización, ser función de la anchura axial del apoyo.

Este modo de realización corresponde al de los canales de alimentación 48 que atraviesan los segmentos 45.

Claims (10)

1. Apoyo de seguridad destinado a ser montado en una llanta de vehículo, teniendo dicho apoyo un eje de rotación, una base (10) limitada por una cara radialmente interior sensiblemente cilíndrica destinada a ser montada alrededor de dicha llanta, y un cuerpo (20) que forma soporte unido a dicha base, teniendo dicha base (10) un conjunto (11) de hilos de refuerzo circunferenciales sensiblemente inextensibles envueltos en una matriz de material elastómero, siendo realizable dicho apoyo por impulsión a presión en una cavidad cerrada a partir de puntos de alimentación dispuestos al nivel de dicho cuerpo de dicho apoyo, caracterizado porque dicho cuerpo comprende protuberancias (23) que corresponden a dichos puntos de alimentación, y porque dicha base (10) tiene elementos de refuerzo complementarios (12) dispuestos, al menos en parte, radialmente en el exterior con relación a dicho conjunto (11) de hilos de refuerzo circunferenciales y axialmente enfrente de dichas protuberancias (23).

2. Apoyo según la reivindicación 1, en el que dichos hilos de refuerzo complementarios (12) comprenden hilos de refuerzo orientados con respecto a la dirección circunferencial un ángulo (\alpha) superior o igual a 60 grados.

3. Apoyo según una de las reivindicaciones 1 ó 2, en el cual dichas protuberancias (23) están sensiblemente dispuestas en un mismo plano ecuatorial, sensiblemente en la parte central del cuerpo del apoyo, extendiéndose dichos refuerzos complementarios (42) axialmente en una longitud (2L) superior o igual al tercio de la anchura axial de la base (10) de dicho apoyo.

4. Apoyo según la reivindicación 3, en el que los refuerzos complementarios (12) se extienden axialmente en una longitud (2L) inferior a la mitad de la anchura axial de la base (10) del apoyo.

5. Apoyo según una de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que dichas protuberancias (23) están sensiblemente dispuestas en un mismo plano ecuatorial a un lado de dicho apoyo, dichos apoyos complementarios (12) rodean el extremo axial de dicho conjunto (11) de hilos de refuerzo circunferenciales de dicho lado de dicho apoyo y se extienden axialmente en el exterior con respecto a dicho conjunto de hilos de refuerzo circunferenciales, en una longitud (L) superior o igual a 10 mm.

6. Apoyo según la reivindicación 5, en el que los elementos de refuerzo complementarios (12) se extienden axialmente en una longitud (L) inferior o igual a 30 mm.

7. Apoyo según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dichos elementos de refuerzo complementarios (12) están constituidos por un tejido cruzado con hilos orientados según (+\alpha) y (-\alpha).

8. Apoyo según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dichos elementos de refuerzo complementarios (12) están constituidos por dos capas con hilos orientados según (+\alpha) y (-\alpha).

9. Apoyo según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dichos elementos de refuerzo complementarios (12) están constituidos por una capa con hilos orientados según un ángulo (\alpha) superior o igual a 80 grados.

10. Apoyo según la reivindicación 9, en el que los hilos están orientados a 90 grados con relación a la dirección circunferencial.