ES2245672T3

ES2245672T3 - Neumatico radial.

Info

Publication number: ES2245672T3
Application number: ES01304222T
Authority: ES
Inventors: Takao c/o Bridgestone Corporation Morii; Sumito c/o Bridgestone Corporation Nakagawa; Naohiko c/o Bridgestone Corporation Obana
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2006-01-16
Anticipated expiration: 2021-05-11
Also published as: DE60113006T2; US7438104B2; EP1167082A3; EP1167082A2; EP1167082B1; DE60113006D1; US20010054466A1

Abstract

Neumático radial que comprende: - una capa de carcasa (2) formada por lo menos por una lona de carcasa radial dispuesta entre un par de elementos de talón (1); - una banda de rodadura (6) dispuesta en el lado exterior de la zona de la corona de la capa de carcasa, en dirección radial del neumático, y que constituye la parte de contacto con el suelo; - una capa de cinturón formada por al menos dos lonas de cinturón (3, 4), formada cada una de ellas por hilos metálicos recubiertos de caucho, y dispuesta entre la banda de rodadura y la zona de corona de la capa de carcasa; y - por lo menos una capa de refuerzo (7), que esta formada por fibras orgánicas recubiertas de caucho, y una capa de refuerzo, que esta realizada en caucho o cuyo componente principal es caucho, estando dispuesta la capa de refuerzo entre la banda de rodadura y la capa de cinturón.

Description

Neumático radial.

Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente invención se refiere a un neumático radial con el que se consigue una estructura ligera en peso sin menoscabo de ninguna de las prestaciones del neumático, y en particular, a un neumático radial que es apropiado para uso como neumático radial en vehículos de turismo.

Descripción de la técnica relacionada

En los últimos años, se ha ido incrementando la demanda de una reducción del peso de los neumáticos para mejorar la economía de combustible en los automóviles. Se han dado a conocer muchas técnicas como medios eficaces para la reducción del peso de los neumáticos en las cuales se ha concentrado la atención sobre las cuerdas de acero para el refuerzo del cinturón utilizando hilos metálicos sin trenzar como cuerdas para los cinturones. Por ejemplo, las solicitudes de patente japonesas abiertas a consulta pública (JP-A) nº 8-218283 y nº 11-91311 dan a conocer técnicas de conformación de hilos metálicos con formas espirales u onduladas. Las patentes JP-A nº 4-19201 y nº 9-323503 proponen técnicas relativas al uso de cuerdas de hilo único y su correspondiente disposición. Sin embargo, con todas estas técnicas, existe la posibilidad de que, bajo condiciones rigurosas de uso, pueda producirse la rotura de los hilos metálicos o la separación de las partes extremas del cinturón. Por otra parte, la patente JP-A nº 11 291710 da a conocer una lona de cinturón que incluye cordones en los cuales se alinean hilos metálicos, sin trenzar. Sin embargo, esta técnica es sustancialmente la misma que la que corresponde a las estructuras de las cuerdas convencionales trenzadas, y no puede esperarse de las mismas mucho efecto en el aligerado del peso del neumático.

El solicitante de la presente solicitud ha propuesto anteriormente: una técnica de supresión del crecimiento y propagación de las grietas generadas en las partes extremas del cinturón por la disposición discreta de una pluralidad de paquetes de un solo filamento (JP-A nº 4-95505), una técnica para la mejora de la durabilidad del cinturón espaciando una pluralidad de paquetes de filamentos únicos, y creando en cada uno de los paquetes, una disposición en la cual los filamentos únicos están ligeramente espaciados localmente (JP-A nº 4-95506); y una densidad óptima embebiendo paquetes unifilares que contienen cada uno de ellos de 5 a 6 filamentos (JP-A nº10-292275). Sin embargo, cuando la estructura se aproxima a un estado en el cual los hilos metálicos se encuentran alineados en una sola fila a lo largo de la dirección de la anchura de la capa de cinturón, esto es, cuando el grado de planeidad del paquete de hilos metálicos resulta elevado, disminuye la rigidez del cinturón, y es fácil que se produzca la rotura del cinturón por la separación de las capas del mismo, de tal manera que la durabilidad del neumático empeora. Además, debido a ese empeoramiento de la rigidez del neumático, aumenta la resistencia a la rodadura circulando a alta velocidad. Así pues, las técnicas convencionales descritas anteriormente todavía presentan muchos problemas aún no resueltos.

Para atender a la necesidad de aligerar el peso del neumático, se han utilizado en el cinturón para refuerzo del neumático hilos metálicos sin trenzar, pero al mismo tiempo, quedan sin resolver los problemas relativos a las prestaciones del neumático, tales como los mencionados de la rotura de los hilos metálicos, la separación de la capa del cinturón, el empeoramiento de la resistencia a la rodadura, etcétera.

El documento EP 0 414 892 da a conocer también un neumático según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 2.

Sumario de la invención

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un neumático radial en el cual han sido superados los problemas de la técnica convencional como los descritos anteriormente, neumático que es de peso ligero, y en el cual el empeoramiento de las prestaciones del neumático que normalmente acompaña a la reducción del peso puede reducirse en gran medida o incluso dichas prestaciones pueden llegar a mejorar.

La presente invención se desarrolló para superar los problemas anteriormente expuestos, y ha sido el resultado de profundos estudios relativos a la estructura y materiales que forman el cinturón de refuerzo del neumático utilizando hilos metálicos sin trenzar, así como a la estructura de una capa de refuerzo eficaz.

Un primer aspecto de la presente invención proporciona un neumático radial según la reivindicación 1.

Un segundo aspecto de la presente invención proporciona un neumático radial según la reivindicación 2.

En un tercer aspecto de la presente invención, la capa del cinturón está formada por dos lonas de cinturón.

En un cuarto aspecto de la presente invención, la capa del cinturón está estructurada de tal manera que, en todas las lonas de cinturón de dicha capa, por lo menos la mayoría de hilos metálicos de la lona se encuentran en forma de paquetes de hilos metálicos en los cuales se alinean en paralelo, sin trenzarse entre sí, una pluralidad de hilos metálicos de sección transversal circular y de diámetros sustancialmente iguales, estando los paquetes de hilos metálicos alineados de forma plana y en paralelo con intervalos entre los paquetes de hilos metálicos en dirección de la anchura de la capa del cinturón.

En un quinto aspecto de la presente invención, el valor de la relación de dimensiones D_{S}/D_{L} entre el diámetro menor D_{S} y el diámetro mayor D_{L} del paquete de hilos metálicos en una sección transversal ortogonal a la dirección longitudinal del paquete de hilos metálicos es sustancialmente 1/n en donde n es el número de hilos metálicos existentes en el paquete.

En un sexto aspecto de la presente invención, el número n de hilos metálicos en un paquete es de 2 a 6.

En un séptimo aspecto de la presente invención, el diámetro de cada hilo de los hilos metálicos existentes en la capa del cinturón es de 0,18 a 0,35 mm, y la resistencia a la tracción de los hilos metálicos de la capa del cinturón es de 3130 a 4410 MPa.

En un octavo aspecto de la presente invención, el diámetro del hilo de los hilos metálicos en la capa de cinturón es de 0,19 a 0,28 mm, y la resistencia a la tracción de los hilos metálicos de la capa de cinturón es de 3430 a 4410 MPa.

En un noveno aspecto de la presente invención, el material de los hilos metálicos de la capa del cinturón es un material de acero que contiene por lo menos un 0,7% en peso de carbono.

En un décimo aspecto de la presente invención, la capa de cinturón está formada por dos lonas de cinturón, y si llamamos G_{1} al espesor total de las dos lonas, y G_{2} al intervalo entre hilos metálicos de la lona del lado interior en dirección radial y los hilos metálicos de la lona del lado exterior en dirección radial, y \deltaG es el intervalo entre los paquetes de hilos metálicos de cada lona, se satisfacen las siguientes relaciones:

(1)1.00\ mm \leqq G1 \leqq 2,00\ mm

(2)0.32\ mm \leqq G2 \leqq 0,65\ mm

(3)0.25\ mm \leqq dG \leqq 1,00\ mm

En un undécimo aspecto de la presente invención, los hilos metálicos de la capa del cinturón forman un ángulo de 15º a 35º con respecto del plano ecuatorial del neumático.

En un decimosegundo aspecto de la presente invención, las fibras orgánicas de la capa superior del cinturón están alineadas sustancialmente paralelas a la dirección circunferencial del neumático.

En un decimotercer aspecto de la presente invención el material de las fibras orgánicas de la capa superior es naftalato de polietileno.

En un decimocuarto aspecto de la presente invención, el material de las cuerdas de la lona de carcasa radial es naftalato de polietileno.

En un decimoquinto aspecto de la presente invención, por lo menos una de las capas de refuerzo, que está realizada en caucho o cuyo componente principal es caucho, se encuentra dispuesta entre la banda de rodadura y la capa de cinturón.

En un decimosexto aspecto de la presente invención, por lo menos una capa de refuerzo, que está realizado en caucho o cuyo componente principal es caucho, se encuentra dispuesta entre la capa superior y la capa de cinturón.

En un decimoséptimo aspecto de la presente invención, la anchura de la capa de refuerzo, en la dirección de la anchura del neumático, es del 70 al 110% de la anchura, en dirección de la anchura del neumático, de la lona del cinturón de lado más interno en dirección radial del neumático.

En un decimoctavo aspecto de la presente invención, el espesor de la capa de refuerzo es de 0,2 a 1,2 mm.

En un decimonoveno aspecto de la presente invención, el espesor de la capa de refuerzo es de 0,3 a 0,8 mm.

En un vigésimo aspecto de la presente invención, el 100% del esfuerzo de tracción de las partes de caucho de la capa de refuerzo es de 1,0 a 8,0 MPa.

En un vigésimo primer aspecto será presente invención, el 100% del esfuerzo de tracción de las partes de caucho de la capa de refuerzo es superior al 100% del esfuerzo de tracción de caucho de la banda de rodadura.

\newpage

En un vigésimo segundo aspecto la presente invención, la capa de refuerzo cuyo principal componente es caucho contiene fibras orgánicas cortas o fibras metálicas cortas.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es una vista en sección transversal de la mitad izquierda de un neumático radial según una primera forma de realización de la presente invención.

La Fig. 2 es una vista en sección de un paquete de tres hilos metálicos según la presente invención.

La Fig. 3 es una vista en sección de un paquete de cuatro hilos metálicos según la presente invención.

La Fig. 4 es una vista en sección de la estructura de hilos convencional en la cual hilos metálicos están dispuestos a intervalos regulares.

La Fig. 5 es una vista en sección de un estructura de cuerdas convencional en la cual los hilos metálicos están trenzados en una estructura de 1 x 3.

La Fig. 6 es una vista en sección de dirección longitudinal de una capa de cinturón formada por los lonas de cinturón en la cual las disposiciones de paquetes de 3 hilos metálicos según la presente invención se encuentran cubiertas de caucho.

La Fig. 7 es una vista en sección transversal del lado izquierdo de un neumático radial según una segunda forma de realización de la presente invención.

La Fig. 8 es una vista en sección transversal del lado izquierdo de un neumático radial según una tercera forma de realización de la presente invención.

Descripción detallada de las formas de realización referidas

Primera forma de realización

Haciendo referencia a las Figs. 1 a 6 se describe a continuación un neumático radial correspondiente a la primera forma de realización de la presente invención.

La vista en sección transversal de la mitad izquierda de la Fig. 1 muestra un ejemplo de un neumático radial según la presente invención. El neumático radial incluye básicamente una capa de carcasa 2 que está formada por al menos una lona de carcasa radial dispuesta entre un par de elementos de talón 1, una banda de rodadura 6 dispuesta en la parte exterior en dirección radial del neumático de la zona de corona de la capa de carcasa y constituye la parte de contacto con suelo, y una capa de cinturón formada por al menos dos lonas de cinturón (en el presente caso, las lonas de cinturón 3, 4) que están formadas por hilos metálicos recubiertos de caucho y está situada entre la banda de rodadura y la zona de corona de la capa de carcasa.

Como se representa en la Fig. 2 o en la Fig. 3, en por lo menos una lona de cinturón de la capa cinturón, por lo menos la mayoría de los hilos metálicos 8 de la lona se encuentran en forma de paquetes de hilos metálicos en los cuales una pluralidad de hilos metálicos 8 de sección circular y de diámetros sustancialmente iguales se encuentran alineados en paralelo sin trenzar. (La Fig. 2 ilustra paquetes de tres hilos metálicos y la Fig. 3 ilustra paquetes de cuatro hilos metálicos). La capa de cinturón está formada por paquetes de hilos metálicos alineados de forma plana y en paralelo con intervalos entre los paquetes en dirección transversal.

Además, entre la banda de rodadura 6 y la capa de cinturón se halla dispuesta por lo menos una capa superior 5, en la cual se encuentran fibras orgánicas cubiertas de caucho.

En general, el número de las distintas lonas de cinturón que forman la capa de cinturón se selecciona según las características de resistencia de carga que se requiere para el neumático. Sin embargo, para aplicaciones destinadas a vehículos de turismo, normalmente se utilizan de forma óptima dos lonas de cinturón en la cual las dos series de hilos metálicos existentes dentro de las lonas se cortan entre sí simétricamente con respecto a la línea ecuatorial.

Por consiguiente, también en la presente forma de realización, es ventajosa en la práctica una estructura en la cual la capa de cinturón presenta un estructura de doble capa tal como se ha descrito anteriormente. En este caso, en las lonas interior y exterior en dirección radial, la disposición de los paquetes de hilos metálicos en dirección de la anchura de la capa de cinturón se encuentran desplazados entre sí. Ello es ventajoso en la práctica, desde el punto de vista de evitar la concentración local de esfuerzos y mejorar la durabilidad y la resistencia al desgaste.

Las capas de cinturón de los neumáticos convencionales utilizan frecuentemente lonas de cinturón en las cuales, como se representa en la Fig. 4, se encuentran unos hilos metálicos aislados separados por intervalos entre los mismos, o en las cuales, como se representa la Fig. 5, existen unas cuerdas de alambres trenzados separadas con intervalos entre las mismas, y los hilos metálicos aislados o las cuerdas están embebidos de manera sustancialmente uniforme dentro de una cobertura de caucho. Por el contrario, en por lo menos una lona de cinturón de la capa de cinturón de la presente forma de realización, la pluralidad de los hilos metálicos se encuentran formando paquetes de hilos metálicos en los cuales los hilos metálicos aislados están alineados en paralelo sin trenzar, y estos paquetes de hilos metálicos están alineados en disposición plana en paralelo con intervalos entre los respectivos paquetes en dirección transversal, y embebidos dentro de un recubrimiento de caucho. Debido a las partes de caucho existentes en los intervalos entre los paquetes, la capa de cinturón de la presente forma de realización puede evitar eficazmente la generación y propagación de separación.

En la presente forma de realización, desde el punto de vista del aumento de la rigidez de cinturón y la mejora de las propiedades del neumático y su duración, lo más preferible es que la capa de cinturón se forme de tal manera que: como se ha descrito anteriormente, en por lo menos una lona de cinturón de la capa de cinturón, por lo menos la mayoría de los hilos metálicos de la lona forman paquetes en los cuales se encuentran alineados en paralelo sin trenzar una pluralidad de hilos metálicos de sección circular y sustancialmente del mismo diámetro; y que los hilos metálicos se encuentran sustancialmente en contacto entre sí en toda su longitud; y que los paquetes de hilos metálicos se alinean de forma plana en paralelo con intervalos entre los paquetes en dirección de la anchura de la capa de cinturón.

Téngase en cuenta que es particularmente preferible conseguir la estructura que se ha descrito en todas las lonas de cinturón de la capa de cinturón.

En particular, es conveniente en la práctica que el 80% o más, y preferiblemente el 90% o más, de todos los paquetes de hilos metálicos estén constituidos en forma de paquetes alineados de tal manera que, como se representa en las Fig. 2 o 3, el valor de la relación D_{S}/D_{L} del diámetro menor D_{s} al diámetro mayor D_{L} del paquete de hilos metálicos en una sección transversal ortogonal a la dirección longitudinal del paquete sea 1/n, o sea sustancialmente, 1/n (en donde n es el número de hilos metálicos existentes en un paquete de hilos), y que los paquetes de hilos metálicos se encuentren alineados en paralelo en dirección de la anchura de la capa de cinturón. A mayor valor de esta relación D_{S}/D_{L} del valor del diámetro menor al diámetro mayor con respecto al valor 1/n, mayor resulta el espesor del caucho que cubre los paquetes de hilos metálicos. Por tanto, empeora el efecto de aligerar el peso del neumático. Por este motivo, es deseable que si el diámetro del hilo metálico es d, por lo menos el valor del diámetro menor D_{s} sea inferior o igual a 1,5 x d.

El número de hilos metálicos del paquete de hilos metálicos de la presente forma de realización es preferible que sea de 2 a 6. No existen problemas en particular, con respecto a las prestaciones del neumático, si aumenta el número de hilos metálicos en un paquete. Sin embargo, en la fase del calandrado de la cobertura de caucho de las cuerdas de hilos metálicos, es difícil alinear de forma plana y en paralelo los paquetes de muchos hilos (en este caso, se alinean en paralelo sin trenzar un paquete de siete o más hilos metálicos) dentro de la lona de cinturón con intervalos entre los paquetes en dirección de la anchura de la capa de cinturón, y se perjudica la productividad. Desde el punto de vista tanto de la duración del neumático como de la productividad, el número más ventajoso de hilos metálicos de un paquete es, en la práctica, de 3 a 4.

El diámetro del hilo metálico utilizado en la capa de cinturón de la presente forma de realización es preferiblemente de 0,18 a 0,35 mm, y más preferiblemente de 0,19 a 0,28 mm. Desde el punto de vista de la reducción del peso del neumático, el diámetro de los hilos debe ser pequeño y su peso reducido. Sin embargo, si el diámetro del hilo metálico resulta demasiado pequeño, para mantener la resistencia del cinturón debe embeberse un gran número de hilos, por lo que los intervalos entre paquetes resultan pequeños, y la resistencia a la separación del cinturón empeora. Por otra parte, si el diámetro del hilo metálico es demasiado grande, las tensiones que se generan en la superficie del hilo metálico en el momento en que la capa de cinturón se somete a una deformación de fractura es grande, y cuando se produce una gran deformación como cuando el neumático gira bruscamente, por ejemplo, los elementos de hilo metálico pueden romperse con facilidad.

La resistencia a la tracción de los hilos metálicos de la presente forma de realización debe ser preferiblemente de 3130 a 4410 MPa, y más preferiblemente de 3430 a 4410 MPa. Si la resistencia a la tracción es inferior a 3430 MPa, e inferior a 3130 MPa en particular, con objeto de mantener la resistencia del cinturón, debe aumentarse el número de hilos metálicos utilizados, y el neumático no puede hacerse más ligero. Los hilos metálicos con resistencia a la tracción superior a 4410 MPa son difíciles de fabricar, y su producción en grandes series es ardua.

En la capa de cinturón de la presente forma de realización, se utilizan hilos metálicos aislados (unifilamentos) sin trenzar. Las estructuras utilizadas convencionalmente de cuerdas metálicas trenzadas tales como de 1 x 3, 1 x 4, 1 x 5, etc., sufren una reducción de la resistencia de aproximadamente un 3% debido a la pérdida producida por el trenzado. Con la presente forma de realización, el régimen de utilización de la resistencia es mayor, y por tanto, existe la ventaja de que la resistencia a la tracción en las etapas iniciales es particularmente alta.

El material de los hilos metálicos de la presente forma de realización es preferiblemente acero con un contenido de carbono de por lo menos 0,7% en peso, y más preferiblemente, de por lo menos un 0,8% en peso de carbono. Los hilos metálicos que contienen menos de 0,7% en peso de carbono presentan una resistencia a la tracción insuficiente como material de refuerzo del cinturón de un neumático. Sin embargo, si el contenido en carbono excede del 0,9% en peso y resulta elevado, se hace difícil el proceso de estirado del hilo metálico.

En la presente forma de realización, los paquetes de hilos metálicos se encuentran dispuestos de forma plana en paralelo en dirección de la anchura de la capa de cinturón. De este modo, utilizando una pequeña cantidad de caucho de cobertura y haciendo la capa de cinturón más delgada, es posible aligerar el peso del neumático.

En el caso en que la capa de cinturón de la presente forma de realización esté formada por dos lonas de cinturón, es preferible que se satisfagan las relaciones expresadas en las siguientes fórmulas, en las que G_{1} es el espesor total de las dos lonas, G_{2} es el intervalo entre los hilos metálicos en dirección radial de la lona de lado interior y los hilos metálicos en dirección radial de la lona de lado exterior, y \deltaG es el intervalo entre los paquetes de hilo

\hbox{metálico de cada lona:}

(1)1.00\ mm \leqq G1 \leqq 2,00\ mm

(2)0.32\ mm \leqq G2 \leqq 0,65\ mm

(3)0.25\ mm \leqq dG \leqq 1,00\ mm

Si G_{1} es inferior a 1,00 mm, el tratamiento del cinturón resulta blando y la operación de moldeo del neumático se hace difícil. Si G_{1} excede de 2,00 mm, aumenta el espesor de la capa de cinturón lo que se opone al objetivo de reducir el peso. Si G_{2} es inferior a 0,32 mm, la capa de cinturón se deforma fácilmente debido a los empujes que recibe procedentes de la superficie de la banda de rodadura, por lo que se reduce la durabilidad del cinturón. Un G_{2} superior a 0,65 mm es innecesario, y desaparece la ventaja de aligerar el peso. Además, si G_{2} excede de 0,65 mm, se reduce la rigidez en la dirección dentro del plano de tracción con respecto a la totalidad de la capa de cinturón, y empeora la característica de maniobrabilidad. Si \deltaG es inferior a 0,25, no puede evitarse la generación y crecimiento de la separación en la parte extrema de cinturón. Si \deltaG excede de 1,00 mm se reduce la rigidez del cinturón debido a que el intervalo entre los paquetes de hilo metálico se hace demasiado grande, y la resistencia a la penetración al pasar sobre clavos u objetos similares es pobre.

El ángulo que forman los hilos metálicos cubiertos de caucho dentro de la capa de cinturón con respecto al plano ecuatorial del neumático es preferiblemente de 15º a 35º. Si el ángulo formado con el plano ecuatorial es inferior a 15º, la durabilidad es insuficiente. Si el ángulo formado excede de 35º y se hace amplio, la rigidez de cinturón en dirección circunferencial se reduce, lo que es un inconveniente para un neumático radial.

Una característica importante del neumático radial de la presente forma de realización es que, como se ilustra que los ejemplos de las Figs. 1 y 2, por lo menos una capa superior 5, en la cual se encuentran unas fibras orgánicas cubiertas de caucho, está situada entre la banda de rodadura y la capa de cinturón. Disponiendo la capa de cinturón y la capa superior tal como se ha descrito, se puede suprimir eficazmente la separación de la parte extrema de cinturón y la rotura de los hilos, y se obtiene un neumático radial de peso ligero en el cual el confort de marcha y la estabilidad de maniobra mejoran, y el cual presenta una baja resistencia a la rodadura y baja rumorosidad.

Desde los puntos de vista de mejorar la estabilidad de maniobra y de reducir la resistencia a la rodadura, es preferible disponer las fibras orgánicas en la capa superior en dirección sustancialmente paralela a la dirección circunferencial del neumático.

Como fibras orgánicas utilizadas para la capa superior de la presente forma de realización se utilizan fibras de nailon, fibras de tereftalato de polietileno (PET), fibras de naftalato de polietileno (PEN), fibras de rayón, fibras de aramida y otras similares.

Si se utilizan fibras de naftalato de polietileno (PEN), el módulo de tracción es muy alto comparado con el nailon o el PET. Por tanto, la utilización de tales fibras puede compensar la insuficiente rigidez del cinturón en dirección circunferencial debida al uso de paquetes de hilos metálicos de diámetros relativamente pequeños con el fin de aligerar el peso en la presente invención, y puede reducir eficazmente la rumorosidad en carretera.

Las cuerdas de fibra de PEN utilizadas en la capa superior de la presente forma de realización presentan preferiblemente una estructura de 1500d/2 o 1000d/2 deniers. Como se ilustra en el ejemplo de la Fig. 1, la capa superior presenta preferiblemente una anchura que cubre toda la anchura de la capa de cinturón. Sin embargo, la capa superior puede estar segmentada en dirección de la anchura de la capa de cinturón y dispuesta en ambas

\hbox{partes extremas de dicha capa.}

Las fibras orgánicas tales como las mencionadas anteriormente pueden utilizarse para las cuerdas de la lona de carcasa radial de la presente forma de realización. En este caso, es ventajoso utilizar fibras de naftalato de polietileno (PEN) que presentan un alto módulo de elasticidad, en lugar de las fibras convencionales de nailon o PET. De este modo pueden mejorarse notablemente la estabilidad en la maniobra y el confort de marcha.

Resumiendo, en el neumático radial de la presente forma de realización, existen en la capa de cinturón paquetes en cada uno de los cuales se encuentran en disposición sustancialmente plana hilos aislados metálicos (unifilares) sin trenzar, alineados en disposición plana en paralelo con intervalos entre ellos. De este modo, puede obtenerse una capa de cinturón ligera y que presenta alta rigidez en dirección circunferencial y que puede suprimir la generación y propagación de la separación de la parte extrema de cinturón. Gracias a esta capa de cinturón mejorada, y a la capa superior de fibras orgánicas utilizadas conjuntamente en la capa de cinturón, es posible proporcionar un neumático radial de altas prestaciones y peso ligero que presenta una mejora en la resistencia a la rodadura, la estabilidad de maniobra y el confort de marcha.

Ejemplos

A continuación, se exponen Ejemplos de la presente forma de realización haciendo referencia a los dibujos y a las tablas. En los presentes Ejemplos, se prepararon neumáticos radiales que presentaban la estructura que se representa en la Fig. 1 y del tamaño 175/70R14, a los que se aplicaron lonas de cinturón en las cuales se dispusieron paquetes de hilos metálicos según las líneas superiores de la Tabla 1 (excepto para el Ejemplo Comparativo 1), de tal manera que la relación D_{S}/D_{L} del diámetro menor al diámetro mayor en la sección transversal de cada uno de los paquetes era 1/n (en donde n es el número de hilos metálicos de cada paquete). En esta disposición, la lona de cinturón 3 y la lona de cinturón 4 constituían una primera lona de cinturón 3, que estaba dispuesta en la parte de corona al lado exterior de la capa de carcasa 2 en dirección radial y en la cual los hilos metálicos estaban inclinados según un ángulo de 20º hacia la izquierda con respecto al plano ecuatorial del neumático, y una segunda lona de cinturón 4, que estaba dispuesta en dirección radial hacia el exterior de la primera lona de cinturón 3 y en la cual los hilos metálicos estaban inclinados según un ángulo de 20º hacia la derecha con respecto al plano ecuatorial. En este caso, los Ejemplos Comparativos 1 y 2 carecían de capa superior. En el Ejemplo Comparativo 1, los hilos metálicos se encuentran embebidos uniformemente como se representa en la Fig. 4. El Ejemplo Comparativo 2 es un ejemplo que utiliza los tres paquetes de hilos representados en la Fig. 2. Los ejemplos 1 a 6 y 8 a 9 son ejemplos en los cuales, como se representa en la Fig. 2, existen tres hilos metálicos dispuestos en paquetes planos y paralelos, y se encuentran embebidos en la capa de cinturón. El ejemplo 7 es una disposición similar a la de los paquetes de cuatro hilos representados en la Fig. 3. El ejemplo 10 no se ilustra pero es una disposición de 7 paquetes de hilos.

La capa superior 5 está situada al lado exterior en dirección radial de la capa de cinturón antes descrita. La capa superior 5 está formada por una capa de cuerdas de fibra orgánica en la cual se encuentran fibras orgánicas de naftalato-2,6-polietileno (PEN) y embebidas en caucho que están dispuestas sustancialmente paralelas a la dirección circunferencial del neumático. Existen los dos tipos siguientes de cuerdas de fibra de PEN utilizadas en la capa superior.

(1): deniers indicados (D): 1500/2

: número de cuerdas embebidos: 50 por 5 cm

: número de torsiones hacia arriba x hacia abajo (veces por 10 cm): 39 x 39

: espesor total incluyendo el caucho de recubrimiento: 0,88 mm

(2): deniers indicados (D): 1000/2

: número de cuerdas embebidos: 58,5 por 5 cm

: espesor total incluyendo el recubrimiento de caucho: 0,75 mm.

Las cuerdas trenzadas antes mencionadas fueron sometidas a la aplicación de un proceso de recubrimiento de adhesivo (inmersión) y un tratamiento térmico bajo las siguientes condiciones. Primeramente, después de haberse sumergido en la solución de inmersión de RFL (látex resorcinol-formaldehido) utilizado en el Ejemplo 1 de la publicación de la solicitud de patente japonesa (JP-B) nº 3-12503, las cuerdas fueron sometidas a un tratamiento térmico durante 60 a 160 segundos en una zona de secado a 170ºC. A continuación, las cuerdas fueron sometidas a un tratamiento térmico durante 60 a 160 segundos a una temperatura de 250 a 270ºC en una cámara de fijación por calor y una cámara de normalizado. La tensión de las cuerdas en la cámara de fijación por calor se estableció de 0,4 a 1,1 g/d, y la tensión de las cuerdas en la cámara de normalizado se estableció de 0,03 a 0,50 g/d. Es preferible realizar ajustes de tal manera que las propiedades de las cuerdas después de los procesos de adhesivo y calentamiento presente una tensión de 2,25 g/d y un grado de alargamiento (JIS L1017) del 3,5% o inferior.

Las características de las cuerdas de otras fibras orgánicas, esto es, de NY (nailon) y de PET (tereftalato de polietileno), utilizadas en la capa superior de la Tabla 1 son las siguientes.

Fibras de nailon

: deniers indicados (D): 1260/2

: número de cuerdas embebidas: 50 por 5 cm

: espesor total incluyendo el recubrimiento de caucho: 0,83 mm.

Fibras de PET

: deniers indicados (D): 1500/2

: número de cuerdas embebidas: 50 por 5 cm

: espesor total incluyendo el recubrimiento de caucho: 0,88 mm.

Además, las características de las cuerdas de fibra de PEN utilizadas como cuerdas de carcasa fueron las siguientes.

Fibras de PEN

: deniers indicados (D): 1500/2

: número de cuerdas embebidas: 50 por 5 cm

: número de torsiones hacia arriba x hacia abajo (veces por 10 cm): 44 x 44

: espesor total incluyendo el recubrimiento de caucho: 0,88 mm.

El Ejemplo Comparativo 1 es un neumático que utiliza una capa de cinturón en la cual los hilos metálicos de un diámetro de 0,21 se encuentran embebidos uniformemente, y carece de capa superior, y en el cual se utilizan en las cuerdas de carcasa fibras de PET. La evaluación de las prestaciones se realizó utilizando este neumático del Ejemplo Comparativo 1 como control (un índice de 100). Los resultados de las pruebas de todos los neumáticos de Ejemplo y de Ejemplo Comparativo se recogen en la Tabla 1.

En los neumáticos de los Ejemplos 1 a 3, se dispusieron capas superiores formadas por fibras de nailon, fibras de PET y fibras de PEN en el lado exterior en dirección radial de la capa de cinturón que utilizaba paquetes de tres hilos metálicos. Los Ejemplos 4 y 5 son, respectivamente, un ejemplo de utilización de fibras de PEN en la capa superior y en las cuerdas de carcasa y un ejemplo variando número de deniers de las cuerdas de fibras de PEN de la capa superior. En el neumático del Ejemplo 6, el diámetro de los hilos metálicos que se encuentran empaquetados en grupos de tres pasan a ser de 0,26 mm y en consecuencia, el intervalo \deltaG entre los paquetes de hilos metálicos se amplió a 0,62 mm. El neumático del Ejemplo 7 es un neumático en el cual se empaquetaron hilos metálicos de un diámetro de 0,21 mm en grupos de cuatro.

El neumático del Ejemplo Comparativo 2 es un neumático en el que los hilos metálicos, que presentan un diámetro de 0,21 mm al igual que el Ejemplo Comparativo 1, se agrupan en paquetes de tres hilos metálicos. En este Ejemplo Comparativo 2, debido a la diferencia en la resistencia a la tracción, se utilizan aproximadamente un 9% más de hilos metálicos que en Ejemplo Comparativo 1, y por tanto, el intervalo \deltaG entre los paquetes de hilos metálicos se estableció en 0,24 mm, menor que el intervalo de 0,33 mm utilizado en los Ejemplos 1 a 5.

En el Ejemplo 8, el diámetro de los hilos metálicos es de 0,17 mm y en el Ejemplo 9, el diámetro de los hilos es de 0,37 mm. En ambos casos, se utilizan fibras de PEN en la capa superior y en las cuerdas de carcasa. El Ejemplo 10 utiliza paquetes de siete hilos metálicos cada uno de los cuales presenta un diámetro de 0,21 mm, y el intervalo \deltaG entre los paquetes de hilos metálicos se estableció en 0,77 mm de anchura.

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(Tabla pasa a página siguiente)

1

Las últimas líneas de la Tabla 1 muestran los resultados de una evaluación comparativa de las prestaciones de los neumáticos de los Ejemplos y Ejemplos Comparativos, asignando a las prestaciones del neumático del Ejemplo Comparativo 1 un índice 100. Como puede apreciarse por los resultados de los Ejemplos 1 a 10, la resistencia a la separación de la parte extrema de cinturón mejoró en gran medida utilizando el paquete de cuerdas de hilo metálico y ampliando el intervalo \deltaG entre los paquetes de hilo metálico. Los efectos se aparecieron particularmente cuando se utilizó dicha estructura en combinación con una capa superior formada por fibras orgánicas, y, en particular, una capa superior de fibras de PEN.

Puede apreciarse también que el confort de marcha mejoraba por una combinación con la capa superior. En particular, se observaron efectos preferibles utilizando fibras de PEN tanto en la capa superior como en las cuerdas de la lona de carcasa.

Por lo que se refiere a la estabilidad de maniobra, se observaron en particular los efectos resultantes debidos a la provisión de la capa superior, y la debilidad en la rigidez de un cinturón de hilo metálico carente de capa superior era compensada y mejorada la estabilidad. Tal como se ha dicho anteriormente, el uso de las fibras de PEN daba como resultado los mejores efectos.

Es sabido que en general, para los cinturones de dos capas de cuerdas de acero de estructura trenzada la colocación de una capa superior en el lado exterior en dirección radial del mismo conduce a un empeoramiento de la resistencia a la rodadura de neumático. Sin embargo, como en la presente invención, por una combinación de la capa superior con una capa de cinturón formada por paquetes de hilos metálicos sin trenzar y que son relativamente delegados, puede mejorar bastante la resistencia a la rodadura, tal como puede apreciarse por la Tabla 1.

Si se usa, por ejemplo, una estructura trenzada de 1 x 3 filamentos trenzados tal como se representa en la Fig. 5, el diámetro de la cuerdas es grande (y es incluso más grande si se utilizan cuerdas abiertas) y el espesor G1 del caucho de recubrimiento es grueso, en comparación con una capa de cinturón en la cual se utilizan hilos metálicos no trenzados como en la presente invención, y ello es desventajoso con respecto a la resistencia a la rodadura de neumático. También desde el punto de vista de la resistencia de las cuerdas, para compensar el empeoramiento de la resistencia del cinturón causada por la pérdida que origina trenzado, se requiere un gran número de cuerdas de acero y el peso aumenta. Ello es también causa del empeoramiento de la resistencia a la rodadura.

Puede apreciarse que, en los neumáticos de la presente invención, debido a la combinación con la capa superior, la rigidez del cinturón aumenta y mejora la resistencia contra la rotura de los hilos de cinturón.

En general, existe la tendencia a un aligeramiento del peso de un neumático con el resultado de un empeoramiento de la rumorosidad en carretera. Sin embargo, en la presente invención, la rumorosidad mejora por la combinación de la capa superior con la capa de cinturón.

El caso del neumático del Ejemplo 8 es un ejemplo en el que el diámetro de los hilos metálicos es pequeño, para mantener la resistencia total de cinturón, el número de cuerdas embebidas aumenta, y el intervalo \deltaG entre los paquetes de hilos metálicos, cada uno de los cuales está formado por tres hilos, es pequeño. Esta estructura es, en cierto modo, desventajosa con respecto a la resistencia a la separación de la parte extrema del cinturón. Sin embargo, debe observarse que, en este estructura, el nivel de la resistencia a la separación de la parte extrema del cinturón es sustancialmente la misma que el de los neumáticos comparativos.

En el Ejemplo 10, en el que el número de hilos de los paquetes de hilos metálicos es grande, no se presentaron problemas con respecto a las prestaciones del neumático. Sin embargo, con el fin de estabilizar las características del paquete de hilos metálicos, la velocidad del procesamiento del caucho de recubrimiento en el proceso de calandrado era relativamente lenta, lo que suponía ciertos problemas con respecto a la productividad.

A continuación se describen los procedimientos de prueba utilizados en los presentes Ejemplos.

Prueba de resistencia a la separación de la parte extrema del cinturón

El neumático de prueba se montó en una llanta normal, se infló con una presión interna de 1,5 kgf/cm^{2}, y se montó en un vehículo de turismo para pruebas. Después de circular por carreteras normales por un espacio de 60.000 km, el neumático se sometió a estudio, y se midió la longitud de la grieta que se formó en el borde del cinturón. Se calculó la recíproca de la longitud de la grieta de cada uno de los neumáticos sometidos a prueba, y se utilizó el valor recíproco del neumático de control del ejemplo comparativo 1 como índice 100. A mayor índice, mejor resistencia a la separación de la parte extrema del cinturón.

Prueba de confort de marcha

El neumático de prueba se cargó con una carga predeterminada y se sometió a presión sobre un tambor de hierro para pruebas de neumáticos que presentaba un diámetro exterior de 2 m tal cual se aplicó una protuberancia de 2 cm de anchura y una altura de 1 cm. Se hizo girar el tambor. Se midió, utilizando un acelerómetro, la forma de onda de la vibración en la dirección vertical de la carga en el momento en que el neumático pasaba sobre la protuberancia del tambor. Se determinó la recíproca de la amplitud del primer ciclo, y se expresó como un índice de 100 el valor correspondiente al neumático de control del ejemplo comparativo 1. A mayor índice, correspondía un mejor confort de marcha.

Prueba de estabilidad de maniobra

El neumático de prueba, que se ajustó a la norma JIS D4202, se situó sobre un tambor de pruebas de un diámetro exterior de 3 m. Se aplicó al neumático una carga que se determinó a partir del tamaño y la presión interna predeterminados, y se hizo girar al neumático preliminarmente durante 30 min a la velocidad de 30 km/h. A continuación, para eliminar los efectos del aumento de la presión interna producido por el aumento de temperatura, se eliminó la carga y se reajusto la presión interna a un valor normal. Después, se aplicaron, a la misma velocidad y bajo la misma carga, ángulos del plano de la rueda con la dirección de marcha desde \pm1º a \pm4º, de grado en grado de forma continua de sentidos positivo y negativo. Se midió la fuerza de viraje (CF) por unidad de ángulo para cada uno de los ángulos positivo y negativo, y se calculó el valor medio de los mismos como potencia de viraje (CP). La CP de cada neumático de pruebas se dividió por la CP del neumático convencional para determinar un índice. A mayor índice, mejor la estabilidad de maniobra.

Resistencia a la rodadura

La medición de la resistencia a la rodadura se realizó de acuerdo con la norma SAE J1269, y se expresó como un índice siendo 100 el índice del neumático de control del ejemplo comparativo 1. A mayor índice, menor resistencia a la rodadura.

Prueba de resistencia a la rotura del cinturón

En esta prueba, el neumático de prueba se montó en un vehículo real, y el vehículo recorrió 20.000 km a una velocidad de 60 km/h sobre una carretera de curvas con curvas uniformes. A continuación el neumático de prueba se sometió estudio, y se extrajo el material de refuerzo del interior de la capa de cinturón (los paquetes de hilos metálicos o los hilos metálicos aislados). Se determinó el número de materiales de refuerzo en estado de rotura, y la inversa del mismo se expresó como un índice siendo 100 el valor del índice del neumático de control del ejemplo comparativo 1. A mayor índice, mejor resistencia a la rotura de cinturón.

Prueba de rumorosidad en carretera

Se montaron neumáticos de prueba de un tamaño de 175/70R14 en llantas normales, y se aplicaron a cuatro vehículos de turismo tipo sedán dotados de un motor de 2.000 cc. En cada vehículo marchaban dos personas, y el vehículo fue conducido a una velocidad de 60 km/h sobre una pista de pruebas para la evaluación de la rumorosidad en carretera. En el centro de la superficie posterior del asiento posterior al del conductor se situó un micrófono para detectar el ruido. Se midió la intensidad de ruido total (decibelios) a las frecuencias de 100 a 500 Hz y 300 a 500 Hz. El valor medido se expresó como un índice asignando al neumático de control del Ejemplo Comparativo 1 un valor 100. A mayor índice, mejor rumorosidad en carretera.

Prueba de laborabilidad en el proceso de calandrado

Se midió el tiempo requerido para el trabajo de preparación de los hilos y el trabajo de laminado (calandrado) previo a la combinación de los hilos y el caucho, y se comparó con el tiempo el trabajo para las cuerdas convencionales. Si el tiempo era aproximadamente el mismo se designaba la marca de evaluación O. Si el tiempo se incrementaba en un 20% o menos, se señalaba con la marca \Delta. Si el tiempo se incrementaba incluso más, se señalaba con la marca X.

Como se ha dicho anteriormente, según los neumáticos basados en la presente forma de realización, es posible proporcionar neumáticos radiales en los cuales se han superado los inconvenientes de la técnica convencional, y que son ligeros de peso y reducen en gran medida el empeoramiento en las prestaciones del neumático que normalmente acompaña al aligeramiento del peso del neumático o incluso se mejoran las prestaciones del neumático.

Segunda forma de realización

A continuación se describe un neumático radial de una segunda forma de realización de la presente invención haciendo referencia concretamente a la Fig. 7 y a las Figs. 2 a 6. En la presente forma de realización, los elementos que son iguales a los descritos anteriormente en la primera forma de realización se indican con las mismas referencias numéricas, y su descripción se omite básicamente.

Como se ilustra a título de ejemplo en la vista de la sección transversal de la mitad izquierda de la Fig. 7, el neumático radial de la presente forma de realización incluye básicamente la capa de carcasa 2 que está formada por lo menos por una lona de carcasa radial dispuesta entre el par de elementos de talón 1, la banda de rodadura 6, situada en el lado exterior en dirección radial del neumático de la zona de la corona de la capa de carcasa, y que constituye la parte de contacto con suelo, y la capa de cinturón formada por al menos dos lonas de cinturón (en este caso, las lonas de cinturón 3, 4) constituidas por hilos metálicos recubiertos de caucho y que están dispuestas entre la banda de rodadura y la zona de corona de la capa de carcasa.

Además, entre la banda de rodadura y la capa de cinturón se encuentra situada por lo menos una capa de refuerzo 7, realizada en caucho o cuyo principal componente es caucho.

La estructura y efectos de la capa de cinturón de la presente forma de realización son similares a los de la capa de cinturón de la primera forma de realización, y, por lo tanto, se omite su descripción detallada.

Una característica importante del neumático radial de la presente forma de realización es que, tal como se ha dicho anteriormente, la por lo menos una capa de refuerzo 7, que es de caucho o cuyo componente principal es caucho, está dispuesta entre la banda de rodadura y la capa de cinturón. Al utilizar esta capa de refuerzo, cuando el neumático circula a la alta velocidad o está sometido a una gran deformación, las tensiones bruscas o intensas que se inducen en la capa de cinturón desde la superficie de contacto con suelo de la banda de rodadura se mitiga y absorbe, y la capa de cinturón de la presente invención que está constituida por una disposición de paquetes de hilos metálicos únicos (unifilamentos) queda protegida efectivamente sin sufrir daño. En consecuencia, puede evitarse la rotura de los hilos y la separación de los mismos en la capa de cinturón, y la durabilidad del neumático mejora notablemen-
te.

La mejora en la durabilidad de la capa de cinturón se consigue en grado máximo cuando la anchura, en dirección de la anchura del neumático, de la capa de refuerzo que es de caucho o cuyo componente principal es caucho, se encuentra en el intervalo entre 70% y 110% de la anchura de la lona de cinturón más interna en dirección radial del neumático. Si la anchura, en dirección de la anchura neumático, de la capa refuerzo es inferior al 70% de la anchura de la lona de cinturón más interior, existe la posibilidad de que no se pueda evitar la rotura y la separación de los hilos, en particular en la proximidad de las partes extremas de la capa de cinturón. Además, está relación no es conveniente que exceda del 110% puesto que cuando excede de 100%, es posible que empeore el confort de marcha y la rumorosidad en carretera.

El espesor de la capa de refuerzo debe ser preferiblemente de 0,2 a 1,2 mm, y más preferiblemente de 0,3 a 0,8 mm. Si el espesor de la capa de refuerzo es inferior a 0,2 mm, los efectos mencionados de protección y supresión de la rotura de hilos y la separación de hilos, son pobres y existe la posibilidad de que no se elimine lo suficiente la rotura de los hilos y la separación de los mismos. Si la capa de refuerzo es superior a 1,2 mm, esta circunstancia se opone al objeto de reducir el peso, y existe la posibilidad de que el confort de marcha y la rumorosidad en carretera puedan empeorar.

Es preferible que el 100% del esfuerzo de tracción de las partes de caucho de la capa de refuerzo de la primera forma de realización esté comprendido entre 1,0 y 8,0 MPa. Cuando el 100% del esfuerzo de tracción es inferior a 1,0 MPa, el caucho es demasiado blando y no proporciona el efecto de refuerzo suficiente. Cuando el 100% del esfuerzo de tracción excede 8,0 MPa, el caucho es demasiado duro, y existe la posibilidad de que el efecto de absorción y reducción de los esfuerzos inducidos disminuya, o que el confort de marcha y la sensación puedan verse afectados de manera adversa.

El 100% del esfuerzo de tracción de las partes de caucho de la capa refuerzo de la presente forma de realización debe ser preferiblemente superior al 100% del esfuerzo de tracción del caucho de la banda de rodadura. Si el 100% del esfuerzo de tracción de las partes de caucho de la capa refuerzo es inferior al del caucho de la banda de rodadura, el efecto anteriormente mencionado de protección es pobre, así como el efecto de reducción y absorción de los esfuerzos inducidos hacia la capa de cinturón.

En la presente forma de realización existen dos tipos de capa de refuerzo: un tipo en el cual las propiedades requeridas mencionadas anteriormente se obtienen por el uso de una composición de caucho, y un tipo en el cual las mencionadas propiedades requeridas se obtienen por el relleno de fibras cortas o materiales similares en una composición de caucho el cual es el componente principal.

En la capa de refuerzo constituida por una composición de caucho, el 100% deseado antes mencionado del esfuerzo de tracción puede obtenerse fácilmente por un compuesto de un negro de humo altamente de refuerzo, por ejemplo, un negro del humo de grado altamente de refuerzo tal como los SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF, SRF, o similares, en una cantidad relativamente alta de preferiblemente 40 a 80 partes en peso por cada 100 partes en peso de la composición de caucho.

Con objeto de imprimir las propiedades requeridas a la capa de refuerzo mediante la adición de un material de refuerzo a la composición de caucho que es el componente principal, puede obtenerse fácilmente una capa de refuerzo cuyo componente principal es caucho y que tiene las propiedades ante mencionadas añadiendo fibras cortas orgánicas o metálicas a la composición de caucho. Las fibras cortas que pueden añadirse no están particularmente limitadas, y ejemplos de las mismas incluyen fibras orgánicas que se utilizan normalmente en el refuerzo de los neumáticos, tales como fibras de poliéster, fibras de poliamida alifática, fibras de poliamida aromática, fibras de rayón o similares, y fibras metálicas tales como fibras de acero, fibras de acero inoxidable y similares. Entre las citadas se usan apropiadamente fibras de tereftalato de polietileno, fibras de naftalato de polietileno, fibras de nailon 6 o nailon 66, fibras de aramida, fibras de acero y similares. Con el fin de obtener de forma notable los efectos de refuerzo al añadir dichas fibras cortas, es deseable que la relación L/d (relación de aspecto) de la longitud de fibra L con respecto al diámetro de la misma d sea de 3 a 100. En el caso utilizar una capa de refuerzo en la cual existen fibras cortas de relleno y en particular fibras cortas que presenten una relación de aspecto L/d alta, es conveniente que las fibras cortas estén orientadas en la dirección circunferencial del neumático para la protección de la capa de cinturón de la presente invención y para aumentar la rigidez de cinturón, lo que es preferible en la presente forma de realización.

Las cuerdas de la lona de carcasa radial de la presente forma de realización son similares a las de la primera forma de realización y, por tanto, su descripción se omite.

En resumen, en el neumático radial de la presente forma de realización, unos paquetes, en los cuales se hallan dispuestos en posición sustancialmente plana una pluralidad de hilos metálicos aislados sin trenzar, están alineados de forma plana en paralelo en la lona de cinturón con intervalos entre los mismos. De este modo, puede obtenerse una capa de cinturón, que es ligera de peso y presenta una alta rigidez en dirección circunferencial y que puede evitar la generación y propagación de la separación aparte extremas de cinturón. Gracias a esta capa de cinturón mejorada, y a la capa de refuerzo que está realizada en caucho o cuyo principal componente es caucho y que se encuentra dispuesta entre la banda de rodadura y la capa de cinturón, es posible obtener un neumático radial de altas prestaciones y peso ligero con resistencia a la rodadura y durabilidad mejoradas.

Ejemplos

A continuación, se exponen unos Ejemplos de la presente forma de realización haciendo referencia a los dibujos y a las Tablas.

En los presentes Ejemplos, una capa de cinturón formada por dos lonas de cinturón de las características indicadas en las filas superiores de la Tabla 2, y una capa de refuerzo de las características indicadas en las filas medias de la tabla 2 se aplicaron a neumáticos radiales que presentaban la estructura representada, en sección transversal, en la Fig. 7 y de dimensiones 175/70 R14.

En los Ejemplos 1 a 3, unos hilos metálicos de diámetros 0,30\diameter, 0,21\diameter y 0,26\diameter se empaquetaron respectivamente en grupos de tres hilos y fueron embebidos en un caucho de recubrimiento de manera que quedaron alineados en paralelo en dirección de la anchura de la capa de cinturón como se representa en la Fig. 2. La anchura de la capa de refuerzo era del 100%, 80% y 100% de la anchura de la primera lona de cinturón 3, respectivamente.

Ninguno de los Ejemplos Comparativos presentaba capa de refuerzo. La lona de cinturón del Ejemplo Comparativo 2 era igual a la del Ejemplo 1, y la lona de cinturón del Ejemplo Comparativo 1 se formó con las cuerdas trenzadas de tres hilos metálicos representadas en la Fig. 5.

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(Tabla pasa a página siguiente)

2

Cada uno de los neumáticos de los Ejemplos y de los Ejemplos Comparativos fueron sometidos a pruebas de resistencia a la rotura del cinturón y a pruebas de resistencia a la separación de cinturón de la capa de cinturón. Los resultados de estas pruebas se recogen en las líneas inferiores de la Tabla 2.

Como puede observarse de los resultados de los Ejemplos 1 a 3, el neumático radial de la presente forma de realización que presenta una capa de refuerzo de caucho y que utiliza una capa de cinturón formada por lonas de cinturón en las cuales se encuentran hilos metálicos alineados en paquetes, es un neumático de excelente durabilidad en el cual se evitaba la rotura del cinturón y la separación del mismo.

Además, los Ejemplos anteriores son ejemplos en los cuales la capa de refuerzo está realizada en una composición de caucho. Sin embargo, puede obtenerse el mismo efecto o incluso un efecto superior de mejora de la durabilidad si se utiliza una capa de refuerzo cuyo principal componente es una composición de caucho con un relleno de fibras cortas o material similar.

Prueba de la resistencia a la separación de cinturón

El neumático de pruebas se montó en una llanta normal, se infló con una presión interna de 1,5 kgf/cm^{2}, y se aplicó a un vehículo de turismo para pruebas. Después de recorrer por carreteras normales 60.000 km, el neumático se sometió a estudio, se midió la longitud de la grieta que se generó en la capa de cinturón. Se calculó la recíproca de la longitud de la grieta de cada neumático de prueba y el valor de la recíproca del neumático del Ejemplo Comparativo 2 se utilizó como un índice de valor 100. A valor más alto del índice, mejor resistencia a la separación del cinturón.

Prueba de resistencia a la rotura de cinturón

Esta prueba se realizó de la misma forma que la prueba de la resistencia a la rotura del cinturón de la primera forma de realización descrita anteriormente, y, por consiguiente, se omite su descripción.

Como se ha descrito anteriormente, con los neumáticos radiales basados en la presente forma de realización, es posible proporcionar neumáticos radiales en los cuales se superan los inconvenientes de la técnica convencional, y que son de peso ligero y eliminan ampliamente el empeoramiento del las prestaciones del neumático que normalmente acompaña al aligeramiento del peso de los mismos, o incluso mejoran sus prestaciones.

Tercera forma de realización

Haciendo referencia a la Fig. 8 se describirá un neumático radial correspondiente a una tercera forma de realización de la presente invención. Esta tercera forma de realización es básicamente similar a la primera forma de realización anteriormente descrita. La presente difiere de aquélla únicamente en que, en la presente forma de realización, por lo menos una de las capa de refuerzo (que es la misma capa de refuerzo de la segunda forma de realización) que está realizada en caucho o cuyo principal componente es caucho, está dispuesta entre la capa de cinturón y la banda de rodadura, y particularmente preferible, entre la capa superior y la capa de cinturón. En consecuencia sólo se describirán aquellas características de la presente forma de realización que difieren de la primera forma realización y los contenidos que repiten la descripción dada con respecto a las formas de realización primera y segunda serán omitidos.

Como se ha indicado, una característica importante del neumático radial de la presente forma de realización es que por lo menos una capa de refuerzo 7, realizada en caucho o cuyo componente principal es caucho, está dispuesta entre la banda de rodadura y la capa de cinturón, y en particular preferiblemente, entre la capa superior y la capa de cinturón (como se representa en la vista en sección de la mitad izquierda de la Fig. 8). Esta capa de refuerzo 7 es la misma que la de la segunda forma de realización.

Las demás estructuras son iguales a las de la primera forma de realización (y por tanto, se omite su descripción).

En la presente forma de realización, por la combinación de la capa de refuerzo de la segunda forma de realización y la estructura de la primera forma de realización, los efectos de mejora de la rigidez en dirección circunferencial y la mitigación de las influencias sobre la capa de cinturón son todavía más marcados, y la durabilidad y prestaciones en marcha del neumático pueden mejorar todavía más. Es decir, es posible proporcionar neumáticos radiales que son de peso ligero, que eliminan en gran medida el empeoramiento de las prestaciones de los neumáticos que normalmente acompaña al aligeramiento del peso de los mismos, o que mejoran las prestaciones del neumático.

Claims

1. Neumático radial que comprende:

una capa de carcasa (2) formada por lo menos por una lona de carcasa radial dispuesta entre un par de elementos de talón (1);

una banda de rodadura (6) dispuesta en el lado exterior de la zona de la corona de la capa de carcasa, en dirección radial del neumático, y que constituye la parte de contacto con el suelo;

una capa de cinturón formada por al menos dos lonas de cinturón (3, 4), formada cada una de ellas por hilos metálicos recubiertos de caucho, y dispuesta entre la banda de rodadura y la zona de corona de la capa de carcasa; y

por lo menos una capa de refuerzo (7), que esta formada por fibras orgánicas recubiertas de caucho, y una capa de refuerzo, que esta realizada en caucho o cuyo componente principal es caucho, estando dispuesta la capa de refuerzo entre la banda de rodadura y la capa de cinturón;

caracterizado porque la capa de cinturón está estructurada de tal manera que en por lo menos una lona de cinturón de la capa de cinturón, por lo menos la mayoría de los hilos metálicos de la lona se encuentran en forma de paquetes de hilos metálicos en los cuales se encuentran alineados en paralelo sin trenzar una pluralidad de hilos metálicos de sección transversal circular y diámetros sustancialmente iguales, estando alineados los paquetes de hilos metálicos en disposición plana y en paralelo con intervalos entre los paquetes de hilos metálicos en dirección de la anchura de la capa de cinturón.

2. Neumático radial que comprende:

una capa de carcasa (2) formada por al menos una lona de carcasa radial dispuesta entre un par de elementos de talón (1);

una capa de cinturón formada por al menos dos lonas de cinturón (3, 4) formada cada una de ellas por hilos metálicos recubiertos de caucho, y dispuesta entre la banda de rodadura y la zona de corona de la capa de carcasa; y

por lo menos una capa superior (5), en la cual se encuentran unas fibras orgánicas recubiertas de caucho y que está dispuesta entre la banda de rodadura y la capa de cinturón,

3. Neumático radial según la reivindicación 2, en el que la capa de cinturón esta formada por dos lonas de cinturón.

4. Neumático radial según la reivindicación 2, en el que la capa de cinturón está estructurada de tal manera que en todas las lonas de cinturón de la capa de cinturón, por lo menos la mayoría de los hilos metálicos de la lona se encuentran en forma de paquetes de hilos metálicos en los cuales una pluralidad de hilos metálicos de sección transversal circular y diámetros sustancialmente iguales están alineados en paralelo sin trenzar, estando los paquetes de hilos metálicos alineados en disposición plana y en paralelo con intervalos entre los paquetes de hilos metálicos en dirección de la anchura de la capa de cinturón.

5. Neumático radial según la reivindicación 2, en el que la relación de dimensiones D_{S}/D_{L} entre el diámetro menor D_{S} y el diámetro mayor D_{L} del paquete de hilos metálicos en una sección transversal ortogonal a la dirección longitudinal del paquete de hilos metálicos es sustancialmente 1/n, siendo n el número de hilos metálicos presentes en el paquete de hilos metálicos.

6. Neumático radial según la reivindicación 2, en el que el número n de hilos metálicos presentes en un paquete de hilos metálicos es de 2 a 6.

7. Neumático radial según la reivindicación 2, en el que el diámetro de los hilos metálicos de la capa de cinturón es de 0,18 a 0,35 mm, y la resistencia a la tracción de los hilos metálicos de la capa de cinturón es de 3.130 a 4.410 MPa.

\newpage

8. Neumático radial según la reivindicación 2, en el que el diámetro de los hilos metálicos de la capa de cinturón es de 0,19 a 0,28 mm, y la resistencia a la tracción de los hilos metálicos de la capa de cinturón es de 4.430 a 4.410 MPa.

9. Neumático radial según la reivindicación 2, en el que el material de los hilos metálicos de la capa de cinturón es un acero que contiene por lo menos 0,7% en peso de carbono.

10. Neumático radial según la reivindicación 2, en el que la capa de cinturón esta formada por 2 lonas de cinturón, y suponiendo que G_{1} es el espesor total de las dos lonas, G_{2} es el intervalo entre los hilos metálicos de la lona del lado interior en dirección radial y los hilos metálicos de la lona de lado exterior en dirección radial, y \deltaG es el intervalo entre los paquetes de hilos metálicos de cada lona, se satisfacen las siguientes fórmulas:

(1)1,00\ mm \leqq G1 \leqq\ 2,00\ mm

(2)0,32\ mm \leqq G2 \leqq\ 0,65\ mm

(3)0,25\ mm \leqq dG \leqq\ 1,00\ mm

11. Neumático radial según la reivindicación 2, en el que los hilos metálicos de la capa del cinturón forman un ángulo de 15º a 35º con respecto al plano ecuatorial del neumático.

12. Neumático radial según la reivindicación 2, en el que las fibras orgánicas de la capa superior están alineadas sustancialmente en paralelo con respecto a la dirección circunferencial del neumático.

13. Neumático radial según la reivindicación 2, en el que el material de las fibras orgánicas de la capa superior es naftalato de polietileno.

14. Neumático radial según la reivindicación 2, en el que el material de las cuerdas de la lona de carcasa radial es naftalato de polietileno.

15. Neumático radial según la reivindicación 2, en el que por lo menos una capa de refuerzo, que esta realizada en caucho o cuyo componente principal es caucho, se encuentra dispuesta entre la banda de rodadura y la capa de cinturón.

16. Neumático radial según la reivindicación 2, en el que por lo menos una capa de refuerzo, que está realizada en caucho o cuyo componente principal es caucho, se encuentra dispuesta entre la capa superior y la capa de cinturón.

17. Neumático radial según la reivindicación 16, en el que la anchura, en dirección de la anchura del neumático, de la capa de refuerzo es del 70% a 110% de la anchura, en dirección de la anchura del neumático, de la lona de cinturón del lado más interior en dirección radial del neumático.

18. Neumático radial según la reivindicación 16, en el que el espesor de la capa de refuerzo es de 0,2 a 1,2 mm.

19. Neumático radial según la reivindicación 16, en el que el espesor de la capa de refuerzo es de 0,3 a 0,8 mm.

20. Neumático radial según la reivindicación 16, en el que el 100% del esfuerzo de tracción de las partes de caucho de la capa de refuerzo es de 1,0 a 8,0 MPa.

21. Neumático radial según la reivindicación 16, en el que el 100% del esfuerzo de tracción de las partes de caucho de la capa de refuerzo es superior al 100% del esfuerzo de tracción de caucho de la banda de rodadura.

22. Neumático radial según la reivindicación 16, en el que la capa de refuerzo cuyo componente principal es caucho contiene fibras orgánicas cortas o fibras metálicas cortas.