ES2220046T3 - Armadura de corona para neumatico. - Google Patents

Abstract

Neumático, con relación de forma inferior a 0, 80, que comprende una armadura de carcasa radial compuesta por, al menos, una tela (1) de elementos de refuerzo metálicos inextensibles, y que se encuentra radialmente debajo de una armadura de corona de trabajo (3), compuesta por, al menos, dos telas de corona de trabajo (31, 32) axialmente continuas y formadas por elementos de refuerzo metálicos inextensibles, paralelos entre sí en cada tela y cruzados de una tela a la siguiente formando con la dirección circun ferencial ángulos á, á'' comprendidos entre 10 y 45, caracte rizado porque las dos telas de trabajo (31) y (32) tienen anchuras axiales L31 y L32, comprendidas, respectivamente, en los intervalos 0, 65 S0 - 0, 80 S0 y 0, 35 S0 - 0, 45 S0, siendo S0 la anchura axial máxima de la línea media de la armadura de carcasa (1), completándose la armadura de corona de trabajo (3) por la presencia de, al menos, dos semitelas (33), compuestas por elementos metálicos inextensibles y que forman con la dirección circunferencial un ángulo â inferior en, al menos, 2 al más pequeño de los ángulos á y á'' y de dirección opuesta a la dirección del ángulo á de la tela de trabajo axialmente continua más ancha (31), estando dispuestas las citadas semitelas (33) a una y otra parte del plano ecuatorial XX'' con anchuras axiales L33 comprendidas entre 0, 22 S0 y 0, 35 S0 y tales que sus extremos axialmente interiores distan del plano ecuatorial XX'' una cantidad igual a la semianchura de la tela de trabajo menos ancha (32), disminuida en una cantidad igual, al menos, a 0, 05 S0.

Description

Armadura de corona para neumático.

La invención se refiere a un neumático cuya relación de forma H/S es igual, como mucho, a 0,80 y, de manera más particular, a un neumático del tipo utilizado para vehículos de gran tonelaje o para maquinaria de ingeniería civil.

Un neumático de este tipo, destinado, generalmente, a soportar cargas pesadas, comprende una armadura de carcasa radial, y una armadura de corona, compuesta, al menos, por dos telas de corona de trabajo formadas por elementos de refuerzo inextensibles, cruzados de una tela a la siguiente y formando con la dirección circunferencial ángulos iguales, o desiguales, pero comprendidos, generalmente, entre 10º y 45º.

Cuando se aumenta la anchura axial S de tales neumáticos sin aumentar los diámetros en el ecuador y de los asientos de llanta, es decir, conservando la altura H del neumático montado en su llanta, se constata que el área de contacto con un suelo plano y horizontal cambia considerablemente de forma para una relación H/S inferior a 0,65, esto a pesar de la utilización de una armadura de corona de trabajo resistente a las tensiones que le son aplicadas.

El área de contacto se agranda en el sentido axial, pero se acorta en el sentido longitudinal del neumático. El acortamiento en el sentido longitudinal comprende un estrechamiento cada vez más pronunciado en la zona ecuatorial, estrechamiento que puede hasta llegar a provocar la unión de los bordes delantero y trasero del área de contacto, y después la división de la citada área en dos áreas simétricas con respecto al eje longitudinal de la banda de rodadura.

A pesar de la ventajas que presentan las bandas de rodadura anchas y de las relaciones de forma H/S inferiores a la unidad, de manera más particular, en neumáticos para vehículos de turismo, la forma nada habitual del área de contacto de un neumático con relación de forma inferior a 0,80 presenta un gran número de inconvenientes en el caso de neumáticos para vehículos pesados, debido a una irregularidad en el sentido axial de las deformaciones radiales del conjunto armadura de carcasa-armadura de corona de trabajo, bajo el efecto de las tensiones debidas a la presión de hinchado.

Los citados inconvenientes son de varias clases, y se refieren, tanto a la resistencia a la fatiga de las armaduras de refuerzo, como a la resistencia de la banda de rodadura y del neumático a las agresiones del suelo (desgaste, degradaciones, perforaciones, choques, etc.)

A fin de poner remedio al acortamiento del área de contacto en el sentido longitudinal y a la falta de resistencia a la fatiga de la armadura de corona, la patente FR 2 419 185 preconiza disponer entre la armadura de carcasa y la tela de la corona de trabajo radialmente interior, en dos zonas distintas del plano ecuatorial, dos bloques limitadores, constituidos cada uno por dos telas superpuestas de cables inextensibles, cruzados de una tela a la siguiente formando con la dirección circunferencial ángulos opuestos, iguales, como mucho, en valor absoluto, a la mitad del ángulo más pequeño utilizado en las telas de trabajo, y diferentes de 0º. Si bien la solución preconizada en la citada patente, permite, además, una mejora de la resistencia a la fatiga del neumático, al aumentar la resistencia a la separación entre las telas de trabajo a nivel de sus extremos, y al no estar sometidas las telas de los bloques limitadores a la citada separación, se proporciona, por el contrario, un zunchado muy importante que implica el riesgo de puesta en compresión de los cables de las telas de trabajo durante su puesta en un plano.

Con miras a mejorar la resistencia al desgaste del neumático con H/S pequeña, así como la resistencia a la separación de las telas de corona, la patente US 4 934 429, reivindica, al contrario que la precedente, el empleo de cables metálicos extensibles y cuya orientación con respecto a la dirección circunferencial puede ser nula, en una armadura adicional, compuesta por, al menos, una tela, con dos porciones a una y otra parte del plano ecuatorial, eligiéndose la extensibilidad de los cables en función de los módulos de extensión deseados, respectivamente, para la tela o las telas de refuerzo y las telas de corona.

La presencia de armaduras adicionales de elementos de refuerzo circunferenciales, o muy poco inclinados con respecto a la dirección circunferencial, no parece ser la mejor solución para uniformar axialmente, al mismo tiempo que la rigidez de la armadura de corona, las presiones de contacto con el suelo y/o los deslizamientos entre la banda de rodadura y el citado suelo.

La patente US-A-4 498 514 muestra un neumático que corresponde al preámbulo de la reivindicación 1.

La invención propone otra solución a fin de conseguir el objetivo de uniformidad antes citado, solución relativa a la constitución y a la estructura de la armadura de corona de trabajo.

El neumático de acuerdo con la invención, con relación de forma inferior a 0,80, que comprende una armadura de carcasa radial, compuesta por, al menos, una tela de elementos de refuerzo metálicos inextensibles, y que se encuentra, radialmente, debajo de una armadura de corona de trabajo, compuesta por, al menos, dos telas de corona de trabajo axialmente continuas y formadas por elementos de refuerzo metálicos inextensibles, paralelos entre sí en cada tela y cruzados de una tela a la siguiente formando con la dirección circunferencial ángulos \alpha, \alpha' comprendidos entre 10º y 45º, está caracterizado porque las dos telas de trabajo tienen anchuras axiales, comprendidas, respectivamente, en los intervalos 0,65 S_{0} - 0,80 S_{0} y 0,35 S_{0} - 0,45 S_{0}, siendo S_{0} la anchura axial máxima de la línea media de la armadura de carcasa, completándose la armadura de corona de trabajo por la presencia de dos semitelas compuestas por elementos metálicos inextensibles que forman con la dirección circunferencial un ángulo \beta inferior en, al menos, 2º al más pequeño de los ángulos \alpha y \alpha' y de dirección opuesta a la dirección del ángulo \alpha de la tela de trabajo axialmente continua más ancha, estando dispuestas las citadas semitelas a una y otra parte del plano ecuatorial con anchuras axiales comprendidas entre 0,22 S_{0} y 0,35 S_{0} y tales que sus extremos axialmente interiores distan del plano ecuatorial una cantidad igual a la semianchura de la tela de trabajo menos ancha, disminuida en una cantidad igual, al menos, a 0,05 S_{0}.

De manera preferente, las dos telas axialmente continuas y formadas por elementos orientados con ángulos \alpha, \alpha' son las más próximas, radialmente, a la armadura de carcasa, y, en este contexto, la tela menos ancha es, preferentemente, la más próxima a la tela radialmente exterior de la armadura de carcasa, teniendo la citada tela menos ancha elementos de refuerzo orientados con el ángulo denominado - \alpha' o a izquierda.

Al exterior de la armadura de trabajo así definida anteriormente, y que comprende dos telas axialmente continuas de elementos de refuerzo y dos primeras semitelas, es ventajoso añadir radialmente otras dos semitelas de elementos metálicos inextensibles, paralelos entre sí en cada semitela y cruzados con los elementos de las dos semitelas radialmente inferiores formando con la dirección circunferencial un ángulo \gamma, superior, por una parte, al mayor de los ángulos \alpha y \alpha' de las telas axialmente continuas y, por otra, superior, al menos, en 10º al ángulo \beta de los elementos de refuerzo de las dos primeras semitelas.

Los extremos axialmente interiores de las citadas dos semitelas de elementos orientados con el citado ángulo \gamma distan del plano ecuatorial un valor igual a la semianchura de la tela de trabajo axialmente continua más ancha, disminuida en una cantidad igual, al menos, a 0,05 S_{0}.

Los extremos axialmente exteriores de las citadas semitelas de elementos orientados con un ángulo \gamma pueden estar dispuestos axialmente al exterior de los extremos axialmente exteriores de las dos semitelas de ángulo \beta, pero, preferentemente, distarán del plano ecuatorial una cantidad igual, como mucho, a la distancia que separa del citado plano los extremos axialmente exteriores de las telas de ángulo \beta.

Las características de la invención se comprenderán mejor con la ayuda de la descripción que sigue y que se refiere a los dibujos que ilustran, a título no limitativo, ejemplos de ejecución, y en los cuales,

- la figura 1 representa esquemáticamente una armadura de corona de acuerdo con la invención vista en sección meridiana,

- la figura 2 representa esquemáticamente, siempre de acuerdo con la invención, una variante de armadura de corona vista en sección meridiana.

El neumático P (véase la figura 1) es un neumático cuya relación de forma H/S es igual a 0,50, siendo H la altura del neumático montado en su llanta y S la anchura axial máxima del neumático, cuando este último está montado en su llanta de servicio, e hinchado a su presión recomendada.

El neumático P comprende una armadura de carcasa radial, compuesta por una tela (1) de cables metálicos inextensibles, anclada en cada talón, al menos, a una varilla (no mostrada). La tela (1) se encuentra, radialmente al exterior, debajo de una armadura de corona de trabajo (3) y de una o varias telas de protección (no mostradas). La armadura de trabajo comprende, en primer lugar, dos telas de trabajo (31) y (32) axialmente continuas y de anchuras L_{31} y L_{32}, siendo la tela menos ancha (32), en el caso descrito, la más próxima radialmente a la armadura de carcasa (1). Las anchuras L_{31} y L_{32} son iguales, respectivamente, a 0,72 S_{0} y 0,41 S_{0}. Las dos citadas telas (31) y (32) están formadas por elementos de refuerzo metálicos inextensibles, paralelos entre sí en cada tela y cruzados de una tela a la siguiente formando con la dirección circunferencial del neumático un ángulo de 22º. Radialmente al exterior, sobre los bordes de la tela (31) más ancha, están dispuestas dos semitelas (33), formadas por los mismos elementos metálicos inextensibles que los que forman las telas (31) y (32), siendo los citados elementos paralelos entre sí en cada semitela y cruzados con los elementos de la tela axialmente continua más ancha (31) formando con la dirección circunferencial un ángulo \beta, inferior a \alpha e igual a 18º. La anchura axial L_{33} de cada semitela (33) es igual a 0,29 S_{0}, y el extremo axialmente interior de la semitela (33) está situado a una distancia axial del plano ecuatorial XX', tal que hay recubrimiento entre el borde axialmente interior de la citada semitela (33) y el borde axialmente exterior de la segunda tela axialmente continua (32), la menos ancha y radialmente al interior, estando el borde de la semitela (33) radialmente por encima del borde de la citada tela continua (32) y siendo la anchura del citado recubrimiento igual a 0,06 S_{0}.

Otras dos semitelas (34) completan la armadura de trabajo (3). Estas están dispuestas radialmente al exterior de las dos primeras semitelas (33) y están formadas por los mismos cables que los de las telas ya existentes (31, 32, 33), paralelos entre sí en cada semitela (34) y cruzados con los cables de la primera semitela (33) radialmente adyacente formando con la dirección circunferencial un ángulo de 34º. El extremo axialmente interior de una segunda semitela (34) dista del plano ecuatorial XX' una cantidad igual a 0,30 S_{0}, lo que permite un recubrimiento de 0,06 S_{0} con el borde axialmente exterior de la tela (31) axialmente continua más ancha. El extremo axialmente exterior de cada segunda semitela (34) dista del plano ecuatorial una cantidad, igual, como mucho, a la distancia que separa el extremo axialmente exterior de cada primera semitela (33) del citado plano, y en el caso estudiado, el extremo exterior de la semitela (34) está axialmente al interior del extremo de la primera semitela (33) una cantidad igual a 0,01 S_{0}. La anchura axial de cada segunda semitela (34) es, entonces, igual a 0,125 S_{0}.

Yendo del plano ecuatorial XX' hacia el extremo axialmente exterior de la armadura de trabajo (3), que, en el caso descrito, es el extremo axialmente exterior de la primera semitela (33), la armadura de corona (3) se puede dividir en varias zonas:

a)

una primera zona, desde el plano ecuatorial hasta el extremo axialmente interior de la primera semitela (33), que tiene una anchura axial igual a 0,145 S_{0} con dos telas con elementos de refuerzo cruzados (-22º, +22º) de una tela (32) a la siguiente (31),

b)

una segunda zona, desde el extremo axialmente interior de la semitela (33) hasta el extremo axialmente exterior de la tela axialmente continua menos ancha (32), que tiene una anchura axial igual a 0,06 S_{0}, con tres telas con elementos de refuerzo que presentan la configuración angular (-22º, +22º, -18º),

c)

una tercera zona, desde el extremo axialmente exterior de la tela axialmente continua menos ancha (32) hasta el extremo axialmente interior de la segunda semitela (34), con dos telas con elementos de refuerzo con la configuración (+22º, -18º), y que tiene una anchura igual a 0,095 S_{0}.

d)

una cuarta zona, desde el extremo axialmente interior de la segunda semitela (34) hasta el extremo axialmente exterior de la tela axialmente continua más ancha (31), que tiene una anchura igual a 0,06 S_{0} y con tres telas de elementos de refuerzo con la configuración (+22º, -18º, +34º),

e)

una quinta zona, desde el extremo axialmente exterior de la tela axialmente continua más ancha (31) hasta el extremo axialmente exterior de la segunda semitela (34), que, en el caso descrito, tiene una anchura igual a 0,065 S_{0} y está compuesta por elementos de refuerzo con una configuración angular (-18º, +34º),

f)

y, finalmente, una sexta zona en la que sólo está presente el borde axialmente exterior de la primera semitela (33), que tiene una anchura de 0,01 S_{0}.

En la figura 2 está mostrada una variante de la armadura de corona (3) de acuerdo con la invención. La citada armadura difiere de la precedente, mostrada en la figura 1, únicamente en la disposición radial de las telas y semitelas de trabajo, acompañada de las modificaciones de valores y de orientaciones angulares necesarias para tener las mismas zonas de rigidez que anteriormente.

Así, la tela axialmente continua menos ancha (32) sigue siendo la tela de trabajo más próxima a la armadura de carcasa (1), y sus elementos de refuerzo están orientados con un ángulo de -20º. Sobre los bordes de la citada tela (32), están dispuestas las primeras semitelas (33), estando situado el extremo axialmente interior de cada semitela (33) a una distancia del plano ecuatorial XX' tal que hay recubrimiento del borde axialmente exterior de la tela axialmente continua (32), la menos ancha y la más próxima a la armadura de carcasa, teniendo el citado recubrimiento una anchura de 0,06 S_{0}. Radialmente por encima de las semitelas (33) está colocada directamente la tela axialmente continua más ancha (31) y cuyos elementos de refuerzo están orientados con un ángulo de +20º. Los elementos de refuerzo de cada semitela (33) se cruzan con los elementos de la tela axialmente continua (31) axialmente más ancha, y están orientados en la misma dirección que los elementos de la tela menos ancha (32) formando con la dirección circunferencial un ángulo de -18º. De la misma manera que anteriormente, dos semitelas (34) completan la armadura de corona de trabajo (3), estando orientados los elementos de refuerzo de las citadas telas con +34º para cruzarse con los elementos de las semitelas (33).

Las anchuras axiales de las telas de trabajo del segundo ejemplo de realización descrito, son las mismas que las anchuras de acuerdo con el ejemplo mostrado en la figura 1. Lo mismo ocurre con las anchuras de las zonas de diferente rigidez circunferencial descritas en el primer ejemplo. Así, las anchuras de las dos telas (31) y (32), axialmente continuas, L_{31} y L_{32}, son iguales, respectivamente, a 0,72 S_{0} y 0,41S_{0}, y las anchuras de los dos pares de semitelas son iguales a 0,29 S_{0} y 0,125 S_{0}. Las anchuras de zonas, tales como las definidas anteriormente, continúan siendo de 0,145 S_{0}, 0,06 S_{0}, 0,095 S_{0}, 0,06 S_{0}, 0,065 S_{0} y 0,01 S_{0}.

Cualquiera que sea la arquitectura de trabajo utilizada, la citada armadura (3) está completada radialmente al exterior, y como es en sí conocido, por una armadura de protección, que puede estar compuesta, al menos, por una tela, y, preferentemente, al menos, por dos telas, de elementos de refuerzo metálicos denominados elásticos, como es en sí conocido, o por un enrollamiento de elementos metálicos de acero ondulados o en zigzag en, al menos, una capa.

El neumático P se completa, finalmente, como es en sí conocido, por una banda de rodadura (4), costados (5), mientras que la armadura de carcasa (1) está separada de los bordes de la armadura de corona (3) por perfiles de mezcla de material del tipo del caucho (6) de forma sensiblemente triangular, estando también separados entre sí los extremos de las telas de trabajo de la citada armadura de corona (3), por perfiles de caucho de forma triangular o por capas planas de reborde de material del tipo del caucho.

Los neumáticos, tales como están descritos y mostrados en las figuras 1 y 2, se compararon con un neumático testigo de la misma dimensión, que comprende una armadura de corona de trabajo habitual, es decir, formada por dos telas de trabajo axialmente continuas y cuyas anchuras axiales son muy parecidas a las distancias que separan los extremos axialmente exteriores de las telas (33) y (34) de los neumáticos probados.

De los rodajes de resistencia a la fatiga con deriva efectuados (rodajes en volquetes de ingeniería civil equipados con los mismos neumáticos delanteros y traseros y sobre una pista de obra dotada de numerosas curvas), se deduce que las soluciones descritas y propuestas mejoran netamente la resistencia a la degradación mecánica de la armadura de corona por separación entre telas, realizando el neumático testigo una media de 250 h de rodaje (media adelante- atrás) mientras que los neumáticos de prueba realizaron una media de 720 h, con una ventaja incuestionable para el neumático correspondiente a la figura 1 y a la parte correspondiente de la descripción, si se consideran visualmente los daños obtenidos. La citada mejora se obtuvo sin degradación de los resultados relativos a la perforación de la armadura de corona por un objeto agresivo, y sin degradación del comportamiento del vehículo sobre pista.

Claims (5)

1. Neumático, con relación de forma inferior a 0,80, que comprende una armadura de carcasa radial compuesta por, al menos, una tela (1) de elementos de refuerzo metálicos inextensibles, y que se encuentra radialmente debajo de una armadura de corona de trabajo (3), compuesta por, al menos, dos telas de corona de trabajo (31, 32) axialmente continuas y formadas por elementos de refuerzo metálicos inextensibles, paralelos entre sí en cada tela y cruzados de una tela a la siguiente formando con la dirección circunferencial ángulos \alpha, \alpha' comprendidos entre 10º y 45º, caracterizado porque las dos telas de trabajo (31) y (32) tienen anchuras axiales L_{31} y L_{32}, comprendidas, respectivamente, en los intervalos 0,65 S_{0} - 0,80 S_{0} y 0,35 S_{0} - 0,45 S_{0}, siendo S_{0} la anchura axial máxima de la línea media de la armadura de carcasa (1), completándose la armadura de corona de trabajo (3) por la presencia de, al menos, dos semitelas (33), compuestas por elementos metálicos inextensibles y que forman con la dirección circunferencial un ángulo \beta inferior en, al menos, 2º al más pequeño de los ángulos \alpha y \alpha' y de dirección opuesta a la dirección del ángulo \alpha de la tela de trabajo axialmente continua más ancha (31), estando dispuestas las citadas semitelas (33) a una y otra parte del plano ecuatorial XX' con anchuras axiales L_{33} comprendidas entre 0,22 S_{0} y 0,35 S_{0} y tales que sus extremos axialmente interiores distan del plano ecuatorial XX' una cantidad igual a la semianchura de la tela de trabajo menos ancha (32), disminuida en una cantidad igual, al menos, a 0,05 S_{0}.

2. Neumático de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las dos telas axialmente continuas (31) y (32), formadas por elementos orientados con ángulos \alpha, \alpha', son radialmente las más próximas a la armadura de carcasa (1), siendo la tela menos ancha (32) la más próxima a la tela radialmente exterior de la armadura de carcasa (1) y teniendo la citada tela menos ancha (32) elementos de refuerzo orientados con un ángulo denominado -\alpha'.

3. Neumático de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la armadura de trabajo (3) se completa, radialmente al exterior de las dos primeras semitelas (33), por otras dos semitelas (34) de elementos metálicos inextensibles, paralelos entre sí en cada semitela (34) y cruzados con los elementos de las dos semitelas (33) radialmente inferiores formando con la dirección circunferencial un ángulo \gamma, superior, por una parte, al mayor de los ángulos \alpha y \alpha' de las telas axialmente continuas (31, 32) y, por otra, superior, al menos, en 10º, al ángulo \beta de los elementos de refuerzo de las dos primeras semitelas (33).

4. Neumático de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque los extremos axialmente interiores de las citadas dos semitelas de elementos (34) orientados con el citado ángulo \gamma distan del plano ecuatorial XX' un valor igual a la semianchura L_{31} de la tela de trabajo axialmente continua más ancha (31), disminuida en una cantidad igual, al menos, a 0,05 S_{0}.

5. Neumático de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque los extremos axialmente exteriores de las citadas semitelas de elementos (34) orientados con un ángulo \gamma distan del plano ecuatorial una cantidad igual, como mucho, a la distancia que separa del citado plano los extremos axialmente exteriores de las semitelas (33) de elementos de ángulo \beta.