ES2222335T3 - Banda de sustentacion de un neumatico para rodar desinflado. - Google Patents

Abstract

Membrana tórica M, utilizada como medio de sostén de banda de rodadura de un neumático P y que forma con dicho neumático P y su llanta de montaje J un conjunto que puede rodar cuando el neumático P es sometido a una pérdida de presión, siendo dicha membrana M expansible y capaz de llenar la cavidad interior del neumático P, y estando constituida por un revestimiento (17) reforzado por una armadura de zunchado (16) y unido por medio de dos flancos (13), reforzados por una armadura de carcasa (11), a dos talones B, comprendiendo cada talón B al menos un anillo de refuerzo (2) inextensible y resistente alrededor del cual se ha anclado la armadura de carcasa (11) por volteado, caracterizada porque, radialmente por encima de una capa de caucho interior (10) impermeable a los gases de inflado, existe una armadura de vértice (14) de al menos dos bandas (141, 142) de elementos textiles, cruzados de una banda (141) a la siguiente (142) formando con la dirección circunferencial ángulos comprendidos entre 40º y 75º, estando dicha armadura de vértice desolidarizada de dicha capa interior (10) en una distancia meridiana igual a su anchura y coronada radialmente por los bordes de dos semibandas de carcasa (111, 112) que se extienden en los flancos (13), estando a la vez desolidarizada de dichos bordes, estando cada semibanda de carcasa formada por elementos de refuerzo textiles orientados con relación a la dirección circunferencial con un ángulo comprendido entre 40º y 75º, estando dichos bordes a una parte y a la otra del plano ecuatorial XX¿ unidos por al menos una banda de unión (15) de elementos textiles, estando el conjunto de dichos bordes y de la banda de unión (15) coronado por una armadura de zunchado (16) compuesta por al menos una banda (16) de elementos circunferenciales y textiles, teniendo los elementos de refuerzo de la armadura de zunchado (16) y los elementos de la banda de unión (15) resistencias que les permiten romperse a una diferencia de presiones p0-p¿1, existente encaso de pérdida de presión en la cavidad interior del neumático, superior a la diferencia de presión inicial p0-p1 existente en rodadura normal.

Description

Banda de sustentación de un neumático para rodar desinflado.

El invento se refiere a un medio de soporte de banda de rodadura de un neumático. Dicho medio de soporte constituye con dicho neumático y su llanta de montaje un conjunto rodante para vehículo, destinado a poder rodar después de una pérdida de presión importante e inesperada del neumático, siendo dicho neumático más particularmente un neumático sin cámara de tipo de camión o de obra pública.

La solicitud francesa FR 2.756.221 describe y reivindica, como medio de soporte o de sostén de banda de rodadura, una membrana tórica de caucho reforzado, inflada a una presión p_{0} superior a la presión p_{1} de la cavidad del neumático, y teniendo, en el estado inflado, un radio de vértice R_{M} inferior al radio aplastado R_{E} del neumático utilizado a su presión recomendada, estando dicha membrana al menos en su vértice reforzada por al menos una banda de hilos o cables, comprendiendo dicho vértice de dicha membrana además al menos una armadura de zunchado de hilos o cables orientados circunferencialmente y que presentan una fuerza de rotura por cm de banda al menos igual al producto del radio de vértice R_{M} por la presión, por cm^{2} de superficie de dicha banda, que conduce a una tensión por cm de banda equivalente a la tensión debida a la fuerza centrífuga máxima a la que puede ser sometido el neumático y que permite la rotura de los hilos o cables de zunchado para una diferencia de presión p_{0}-p'_{1}, existente en caso de pérdida de presión sufrida por el neumático, superior a la diferencia de presión p_{0}-p_{1} inicial, es decir en rodadura normal. Dicha armadura de zunchado puede estar compuesta por al menos una banda, situada generalmente entre las bandas de refuerzo de vértice, o por varias bandas situadas en los huecos creados sobre la capa protectora que recubre radialmente las bandas subyacentes.

La presión interior p_{0} de dicha membrana, medida en frío, es decir a 20ºC, es superior a la presión p_{1} de la cavidad interna del neumático en una cantidad comprendida entre 0,5.10^{5}P_{a} y 5,0.10^{5}P_{a}, según las dimensiones de neumático de que se trate. Dado que el radio de vértice R_{M} de la membrana tórica está preferentemente comprendido entre 0,80 y 0,97 veces el radio aplastado R_{E} del neumático, principalmente por razones de calentamiento de dicho neumático, con una diferencia de presión demasiado fuerte existe el riesgo de alterar un cierto número de propiedades del neumático propiamente dicho, por ejemplo la resistencia de la armadura de la carcasa de dicho neumático, lo que exige a la vez una armadura de zunchado demasiado importante.

El vértice de dicha membrana está preferentemente reforzado por dos bandas de hilos o cables paralelos entre ellos en cada banda y cruzados de una banda a la siguiente formando con la dirección circunferencial un ángulo comprendido entre 50º y 85º. Los cables o hilos son ventajosamente textiles por razones de ligereza, flexibilidad y buen comportamiento frente a la corrosión, y preferentemente de poliamida aromática. Los extremos axiales de las dos bandas están preferentemente situados en los flancos de la membrana, de forma que, si se denomina S a la anchura axial máxima de la armadura de la carcasa del neumático, la anchura de las bandas está preferentemente comprendida entre S y 1,30 S.

La diferencia de presión p_{0}-p_{1} aumenta en caso de pinchazo del neumático y los cables de la o las bandas de zunchado se rompen, y la membrana de sostén tórica se expande en la cavidad del neumático y permite la rodadura del conjunto a pesar de la caída de presión en la cavidad del neumático.

Tal membrana, por consiguiente, ha sido objeto de varios perfeccionamientos: la patente FR 2.772.666, que corresponde al preámbulo de la reivindicación 1, se refiere a la introducción de elementos de refuerzo anulares que permiten el enrollamiento de la o las bandas de refuerzo de los flancos, siendo dichos elementos de una constitución tal que permite su rotura sensiblemente a la misma diferencia de presión p_{0}-p'_{1} y, en consecuencia, la expansión de dicha membrana en la cavidad del neumático. Un segundo perfeccionamiento ha consistido en dotar a la o bandas de refuerzo de flancos de la membrana con elementos formados, por una parte, de un alma susceptible de romperse para una diferencia de presiones dada y, por otra parte, de un cable enrollado helicoidalmente alrededor de dicha alma, de forma que permita un alargamiento considerable de los elementos de refuerzo de bandas de flanco y así permita la expansión. El empleo de tales cables, con curvas fuerza-alargamiento representadas por sensiblemente dos segmentos de recta contiguos con pendientes diferentes, ha permitido la adopción de varias arquitecturas de armadura de vértice de la membrana, armadura de vértice necesaria para resistir la perforación de la membrana propiamente dicha y completada por la armadura de zunchado de elementos de refuerzo circunferenciales, destinada a mantener el vértice de dicha membrana en su posición inicial, es decir en rodadura normal, con las presiones deseadas en la membrana y en el neumático.

Las arquitecturas citadas no responden a las condiciones que han sido fijadas para la rodadura de tal conjunto, cuando la presión de la cavidad del neumático es anulada después de una perforación, y el conjunto rueda a una presión disminuida. La resistencia de la membrana frente a un objeto cortante y perforante, animado del mismo movimiento de rotación que el conjunto rodante, debe ser mejorada en gran medida.

Para ello, y de acuerdo con el invento, la membrana tórica, utilizada como medio de sostén de banda de rodadura de un neumático P y que forma con dicho neumático P y su llanta de montaje J un conjunto que puede rodar cuando el neumático es sometido a una pérdida de presión, siendo dicha membrana expandible y capaz de llenar la cavidad interior del neumático, y estando constituida por un revestimiento reforzado por una armadura de zunchado y unido por medio de flancos reforzados por una armadura de carcasa a dos talones, comprendiendo cada talón al menos un anillo de refuerzo inextensible y resistente alrededor del cual se ha anclado la armadura de carcasa por volteado, está caracterizada porque, radialmente por encima de una capa de caucho interior impermeable a los gases de inflado, existe una armadura de vértice de al menos dos capas de elementos de refuerzo textiles, cruzados de una banda a la siguiente formando con la dirección circunferencial ángulos comprendidos entre 40º y 75º, estando dicha armadura de vértice desolidarizada de dicha capa interior en una distancia meridiana igual a su anchura y coronada radialmente por los bordes de dos semibandas de carcasa que se extienden en los flancos, estando a la vez desolidarizada de dichos bordes, estando cada semibanda volteada en cada talón alrededor de un anillo de refuerzo y formada por elementos de refuerzo textiles orientados con respecto a la dirección circunferencial con un ángulo comprendido entre 40º y 75º, estando dichos bordes a una parte y a otra del plano ecuatorial unidos radialmente en el exterior por al menos una banda de unión de elementos textiles, estando el conjunto de dichos bordes y de la banda de unión coronado radialmente por una armadura de zunchado compuesta por al menos una banda de elementos circunferenciales y textiles, teniendo los elementos de refuerzo de la armadura de zunchado y los elementos de la banda de unión resistencias que les permiten romperse a una diferencia de presiones p_{0}-p'_{1}, existente en caso de pérdida de presión en la cavidad interior del neumático, superior a la diferencia de presión inicial p_{0}-p_{1} existente en rodadura normal.

La armadura de zunchado está de forma ventajosa parcialmente desolidarizada del conjunto formado por las semibandas de carcasa y la banda de unión de los bordes de dichas semibandas, lo que permite combinar las dos ventajas, que son, por una parte, la no dispersión después de la rotura de los elementos de refuerzo de la armadura de zunchado y, por otra parte, la flexibilidad máxima del vértice de la membrana de soporte.

Es preciso entender por armadura, banda o capa desolidarizadas de una armadura, de una banda o de una capa, una armadura, una banda o una capa que no presenta ninguna adherencia en el estado vulcanizado con la armadura, la banda o la capa radialmente contigua a ella, obteniéndose dicha falta absoluta de adherencia mediante el empleo, antes de la vulcanización de la membrana, de un producto antiadherente, por ejemplo una solución a base de estearatos y de polvo metálico.

Las características del invento se comprenderán mejor con la ayuda de la descripción que sigue y que se refiere al dibujo, que ilustra a título no limitativo un ejemplo de ejecución, dibujo en el que:

- la figura 1 representa esquemáticamente una membrana tórica de sostén de acuerdo con el invento, y

- la figura 2 representa esquemáticamente la membrana de la figura 1 en posición en el neumático montado sobre su llanta de servicio e inflado.

La membrana M de soporte, de acuerdo con el invento, comprende un revestimiento 17 unido por medio de dos flancos 13 a dos talones B a una parte y a otra del plano ecuatorial XX'. Dicha membrana M está cerrada y tiene en el interior una capa de mezcla de caucho 10 a base de elastómero halogenado, capa impermeable a los gases de inflado generalmente utilizados en la industria del neumático. Dicha capa 10, en el momento de confección de la membrana, es recubierta, de forma uniforme y por los medios adecuados, en una longitud meridiana, sensiblemente igual a la longitud comprendida entre los dos puntos S de la membrana entre los cuales es medida paralelamente al eje de rotación del conjunto rodante la anchura axial máxima interior, de un recubrimiento a base de estearatos, productos conocidos por su propiedad de antiadherente en el estado vulcanizado. En el vértice de la membrana y sobre dicha capa interior recubierta 10 está colocada una armadura de vértice 14 compuesta por dos bandas 141 y 142 de cables de poliéster embutidos en un calandrado de una mezcla de caucho adaptado, paralelos entre ellos en cada banda y cruzados de una banda 141 a la siguiente 142 formando con la dirección circunferencial ángulos \alpha, \alpha' iguales a 60º. Se sobrentiende que los ángulos \alpha y \alpha' pueden ser diferentes entre ellos, y pueden estar comprendidos entre 40º y 75º sin salirse del marco del invento. Las dos bandas 141 y 142 tienen anchuras axiales sensiblemente iguales, e inferiores a la longitud meridiana recubierta, de forma que dichas dos bandas 141 y 142 sean completamente desolidarizadas de la capa interior estanca 10. Dichas bandas 141 y 142 están en su anchura axial recubiertas radialmente por el mismo recubrimiento antiadherente que el utilizado en la capa interior, lo que confiere a la armadura de vértice la propiedad de ser absolutamente libre en el interior mismo de la membrana M.

La armadura de carcasa 11 está formada por dos semibandas 111 y 112, estando dichas semibandas en cada talón ancladas por enrollamiento alrededor de un elemento de refuerzo anular 2 para formar volteados 121 y 122. Cada elemento anular de refuerzo 2 está formado por el enrollamiento de cables de poliamida aromática 167x2. Tal composición confiere a dicho elemento anular una extensibilidad casi perfecta y una resistencia a la rotura al menos igual a 1,05 veces la resistencia necesaria provocada por la tensión ejercida sobre el elemento anular de los elementos de refuerzo de la banda de flanco: así el elemento anular 2 puede ser en las condiciones mencionadas calificado como inextensible e irrompible. Dicho elemento anular, que permite asegurar la estanquidad entre la membrana y el neumático, está dispuesto radialmente lo más cerca posible de la llanta de montaje del neumático, y, en el caso mostrado, su diámetro interior está comprendido entre el diámetro nominal de la llanta D_{S} y el valor D_{S} disminuido en el producto L_{S}.tg\delta, siendo L_{S} la anchura axial de la base del talón de neumático y tg\delta la tangente del ángulo de inclinación de la base de la llanta de montaje.

En los hombros y en la mayor parte del vértice de la membrana, las semibandas 111 y 112 recubren radialmente las dos bandas de armadura de vértice 141 y 142, estando a la vez desolidarizadas, radialmente por encima de los puntos S de anchura axial máxima, de dichas bandas 141 y 142 por una capa de producto antiadherente. Dichas semibandas 111 y 112 presentan extremos A situados a una parte y a otra del plano ecuatorial XX', y están radialmente por debajo de los puntos S perfectamente solidarios de la capa interior 10. Las semibandas 111 y 112 están formadas por cables de poliamida aromática, paralelos entre ellos e inclinados con respecto a la dirección circunferencial en cada semibanda en el mismo ángulo \alpha (igual dirección e igual valor) que el de la banda de vértice 142 más alejada radialmente del eje de rotación. Los dos bordes de las dos semibandas 111 y 112 están unidos axialmente por una banda de unión 15 que se extiende a una parte y a otra del plano ecuatorial XX' con una anchura radial l' sensiblemente igual a 5 veces la anchura axial l que separa los dos extremos a de las semibandas 111 y 112, anchura l que está comprendida entre el 3% y el 8% de la anchura axial máxima interior. Dicha banda de unión 15 está formada por hilos de rayón que forman con la dirección circunferencial un ángulo de valor comprendido entre el ángulo \alpha de los cables de las dos semibandas 111 y 112 y 90º. Entre la cara superior de la banda 142 y la banda 15 de unión está dispuesta la misma capa de recubrimiento antiadherente que la que desolidariza las semibandas 111 y 112 de la banda 142, estando la banda 15 también desolidarizada de la armadura de vértice formada por las bandas 141, 142 en la anchura axial l'. Una armadura de zunchado, compuesta en el caso estudiado por una sola banda 16 de elementos de refuerzo de poliamida aromática y circunferenciales, es decir formando con la dirección circunferencial un ángulo de 0º\pm2,5º, está también desolidarizada de las dos semibandas 111 y 112 y de la banda 15 por un recubrimiento antiadherente. La banda 16 de zunchado y la banda de unión 15 aseguran la función de zunchado de la membrana M, por una parte contra los esfuerzos debidos a la fuerza centrífuga a la que está sometido el vértice de la membrana durante la rodadura del conjunto rodante y, por otra parte, contra los esfuerzos debidos a la diferencia de presiones p_{0}-p_{1}, siendo p_{0} la presión de inflado de la membrana tórica M, igual por ejemplo a 10.10^{5}P_{a}, superior a la presión p_{1} del neumático, igual por ejemplo a 9,0.10^{5}P_{a}. La función de zunchado permite a la membrana M y a su vértice conservar, en las condiciones normales de rodadura del conjunto rodante, es decir en las condiciones de carga, presión y velocidad recomendadas para el neumático en cuestión, un radio de vértice de membrana, definido como el radio del punto de la membrana más alejado del eje de rotación y medido en el plano ecuatorial, prácticamente constante e inferior al radio aplastado del neumático en las condiciones normales de rodadura.

Por el contrario, la naturaleza y la estructura de los elementos de refuerzo de la banda de zunchado 16 y de la banda de unión 15 se eligen de tal forma que puedan romperse a una diferencia de presión p_{0}-p'_{1}, existente en caso de pérdida de presión sufrida por el neumático, siendo p'_{1} entonces inferior a p_{1} y la diferencia p_{0}-p'_{1} superior a p_{0}-p_{1}.

En la figura 2, el conjunto E está compuesto por el neumático P, de dimensiones 495/45-R-22.5 en el ejemplo descrito, la llanta de montaje J y la membrana tórica M de acuerdo con el invento. El neumático P es un neumático universalmente conocido, con flancos unidos radialmente en el exterior a una banda de rodadura 21 y prolongados radialmente en el interior en dos talones 22, estando cada talón 22 reforzado por al menos un tirante 23 alrededor del cual se ancla una armadura de carcasa radial 24 para formar volteados 25. Dicha armadura de carcasa 24 está coronada radialmente en el vértice por una armadura de vértice 26, compuesta por al menos dos bandas de hilos o cables metálicos paralelos entre ellos en cada banda y cruzados de una banda a la siguiente formando con la dirección circunferencial un ángulo que puede estar comprendido entre 5º y 45º. El neumático P se denomina sin cámara, y comprende interiormente una capa de mezcla de caucho impermeable a los gases de
inflado.

La estructura de membrana descrita anteriormente permite no solamente, después de pinchazo y desinflado del neumático, desplegarse totalmente y así conservar sensiblemente la forma de dicho neumático, sin, no obstante, provocar deterioros internos del neumático en las fases de rodadura normal, sino también permitirle que pueda rodar, al estar el elemento perforante anclado en el neumático y superando la pared interna en una distancia sensiblemente igual a 30 mm, a lo largo de una distancia de al menos 60 km, siendo la presión interna del conjunto rodante la presión disminuida después del despliegue de la membrana, para llegar a una estación de servicio y rodar después del reinflado a la presión nominal, siguiendo el objeto perforador todavía en su sitio, a lo largo de una distancia de al menos 500 km, distancia que permite entonces encontrar un taller de reparación de neumáticos.

Claims (2)

1. Membrana tórica M, utilizada como medio de sostén de banda de rodadura de un neumático P y que forma con dicho neumático P y su llanta de montaje J un conjunto que puede rodar cuando el neumático P es sometido a una pérdida de presión, siendo dicha membrana M expansible y capaz de llenar la cavidad interior del neumático P, y estando constituida por un revestimiento (17) reforzado por una armadura de zunchado (16) y unido por medio de dos flancos (13), reforzados por una armadura de carcasa (11), a dos talones B, comprendiendo cada talón B al menos un anillo de refuerzo (2) inextensible y resistente alrededor del cual se ha anclado la armadura de carcasa (11) por volteado, caracterizada porque, radialmente por encima de una capa de caucho interior (10) impermeable a los gases de inflado, existe una armadura de vértice (14) de al menos dos bandas (141, 142) de elementos textiles, cruzados de una banda (141) a la siguiente (142) formando con la dirección circunferencial ángulos comprendidos entre 40º y 75º, estando dicha armadura de vértice desolidarizada de dicha capa interior (10) en una distancia meridiana igual a su anchura y coronada radialmente por los bordes de dos semibandas de carcasa (111, 112) que se extienden en los flancos (13), estando a la vez desolidarizada de dichos bordes, estando cada semibanda de carcasa formada por elementos de refuerzo textiles orientados con relación a la dirección circunferencial con un ángulo comprendido entre 40º y 75º, estando dichos bordes a una parte y a la otra del plano ecuatorial XX' unidos por al menos una banda de unión (15) de elementos textiles, estando el conjunto de dichos bordes y de la banda de unión (15) coronado por una armadura de zunchado (16) compuesta por al menos una banda (16) de elementos circunferenciales y textiles, teniendo los elementos de refuerzo de la armadura de zunchado (16) y los elementos de la banda de unión (15) resistencias que les permiten romperse a una diferencia de presiones p_{0}-p'_{1}, existente en caso de pérdida de presión en la cavidad interior del neumático, superior a la diferencia de presión inicial p_{0}-p_{1} existente en rodadura normal.

2. Membrana según la reivindicación 1, caracterizada porque la armadura de zunchado (16) está parcialmente desolidarizada del conjunto formado por las semibandas de carcasa (111, 112) y la banda de unión (15) de los bordes de dichas semibandas.