Neumático para un vehículo.

Un neumático elástico para vehículo con una cavidad (11, 20) rodeada por una banda de rodadura (2,

17)que soporta la carcasa, (3, 18) y los flancos laterales (4, 4.1, 19, 19.1) adyacentes a ésta a ambos lados,cada una con un talón en forma de lágrima (5, 5.1) dispuesta en el extremo libre para ajustar alrededor delflanco (8, 8.1) de la llanta (6) de la rueda (7) y con una inserción de espuma (9, 15) conectada al interior(10) de la banda de rodadura (2, 17), rellenando parcialmente la cavidad (11, 20) y sirviendo a una funciónde amortiguación, en particular en un rango de frecuencia por debajo de 400 Hz, en el que la espuma de lainserción de espuma (9, 15) tiene las siguientes propiedades, cuando no está girando:

- una densidad de entre aproximadamente 30 kg /m3 y aproximadamente 80 kg /m3, y

- una deformación a compresión tras una compresión del 90 %, calculada de acuerdo con ISO1856/A M1, por debajo del 5 %, y

- caracterizado además por un valor de elasticidad medido de acuerdo con ASTM D3574H M1 deentre el 4 % y el 15 %.

Neumático para un vehículo Esta invención trata de un neumático para un vehículo con una cavidad encerrada por una carcasa que soporta la banda de rodadura y los flancos laterales adyacentes a ésta a ambos lados, cada una con un talón en forma de lágrima dispuesto en el extremo libre para ajustar alrededor del aro de la llanta y con una inserción de espuma conectada al interior de la carcasa, rellenando parcialmente la cavidad y sirviendo para una función de amortiguación, en particular en un rango de frecuencias por debajo de 400 Hz.

Los neumáticos de este tipo para vehículos, remolques y semirremolques, son también denominados como cubiertas neumáticas para vehículos. Estos neumáticos para vehículo son neumáticos de cámara hueca, que dependen de manera crucial de la presión del aire introducido en la cavidad para su estabilidad. La cavidad de este tipo de neumático para vehículo está formada por una carcasa que soporta la banda de rodadura con unos flancos laterales moldeados íntegramente a ambos lados. Cada uno de los flancos laterales tiene un talón en forma de lágrima en su extremo libre, con el que el neumático es montado en una llanta adyacente al cubo de la llanta y también al aro de la llanta. En neumáticos sin cámara, el talón en forma de lágrima se sella contra el aro de la llanta o contra el cubo de la llanta. La cavidad provista por el neumático para vehículo está cerrada por el aro.

Cuando la banda de rodadura de este tipo de neumáticos circula por la carretera, el ruido de la rodadura es producido en primer lugar por el perfil del neumático insertado en la carcasa. Las vibraciones de resonancia responsables del ruido al conducir son transmitidas como ruido aéreo al ambiente y como ruido estructural a través de las ruedas, la suspensión de las ruedas del vehículo y del chasis al interior del vehículo. El documento DE 30 42 350 A1 describe una rueda neumática para vehículo que tiene una inserción de espuma insertada en el neumático para la amortiguación del ruido. Ésta está fijada al interior del neumático, por ejemplo por adhesión o vulcanización. Estos documentos de la técnica anterior indican que las espumas viscoelásticas no son adecuadas para ser utilizadas en la amortiguación del sonido estructural en una rueda de vehículo. Por esta razón, el material de espuma utilizado en la inserción de espuma descrito en el documento DE 30 42 350 A1 para amortiguación es un material de espuma no viscoelástico, por ejemplo una espuma de poliuretano reticulada. Incluso aunque se describe en este estado de la técnica que la espuma utilizada puede tener una densidad de entre 35 y 300 kg/m3, una espuma con una densidad de 100 kg/m3 es preferida para conseguir la amortiguación. Al objeto de alcanzar esta magnitud de peso por volumen, pueden ser añadidos a la espuma rellenos inorgánicos. Este tipo de inserción de espuma puede conseguir la amortiguación en un rango de frecuencias por encima de 500 Hz. Aunque este documento indica que con un grosor de capa incrementado la amortiguación se puede ampliar a frecuencias con un rango ligeramente por debajo de 500 Hz, las frecuencias por debajo de 400 Hz, en particular las frecuencias en el rango de entre 200 y 250 Hz o incluso menores, no pueden ser amortiguadas efectivamente utilizando el concepto descrito en este documento.

El documento EP 0 367 556 A2 describe una rueda neumática con una capa de amortiguación porosa de un grosor uniforme dispuesta sobre la totalidad del interior de la rueda neumática. Un elemento esencial de esta capa de espuma es que la dimensión del poro medio no debe exceder de 10 !m, mientras que se prevé un grosor de la capa de entre 4 a 10 mm. No menos del 20 % de los poros en esta capa de espuma deben estar abiertos. Se utiliza un material de goma expandida como materia prima, y se aplica en una capa estanca al aire, preferiblemente del mismo material, en el interior del neumático. Sin embargo, el espectro de frecuencia conseguido con este neumático muestra picos característicos en el rango de frecuencias por debajo de 300 Hz. Tales picos en el espectro de frecuencia no son deseables, ya que con frecuencia pueden ser oídos como un tono único. Adicionalmente, con la amortiguación de acuerdo con EP 0 367 556 A2, es importante prestar atención cuando se monta un neumático en la llanta y, igualmente, cuando se desmonta, a que la capa de espuma no resulte dañada, en particular cerca de los talones en forma de lágrima.

El documento EP 0 870 631 A2 describe una rueda para un vehículo con una capa de espuma amortiguadora de las vibraciones de rodadura. Esta puede ser una espuma de poliéter de célula abierta o una espuma de poliuretano viscoelástica. No se describe en este documento detalles adicionales de la naturaleza y calidad de la espuma. La cavidad del neumático del vehículo es preferiblemente rellenada casi totalmente con el relleno de espuma. En otras publicaciones, por ejemplo EP 1 659 004 A1, conseguir la amortiguación del ruido en neumáticos requiere que la inserción de espuma rellene no más del 20 % de la cavidad del neumático.

En el documento EP 1 950 057 A1, en el que se muestra un neumático elástico para vehículo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, se describe una espuma de poliuretano flexible para un neumático y un neumático con tal espuma. La espuma descrita en este documento de la técnica anterior es una espuma de poliuretano y poliéster que tiene una densidad en el rango de 18 kg/m3 a 40 kg/m3 , con una densidad preferida que no excede de los 30 kg/m3. Con la espuma de poliuretano flexible descrita en el documento EP 1 950 057 A1 es posible suprimir efectivamente los daños, como por ejemplo las grietas y las lascas, y la deformación, como por ejemplo la compresión, incluso cuando es fijado para rellenar el hueco entre el neumático y el aro de la rueda, en particular, en la cara interior de un neumático utilizando un miembro de banda.

Algo que es de interés en relación con la invención presente es que de manera bastante evidente se han realizado diferentes aproximaciones para tratar de mejorar la amortiguación de los neumáticos elásticos para vehículos (ruedas neumáticas) , pero tales neumáticos no han sido o no han sido aún suministrados hasta la fecha. Una razón para esto puede ser que la amortiguación no ha sido optimizada todavía, en particular en el rango de frecuencias bajas. Otra puede ser que el aislamiento térmico ocasionado por las inserciones de espuma de la técnica anterior ha resultado problemático. El efecto del aislamiento térmico es que el calor que se genera en la carcasa del neumático solo puede ser irradiado al interior del neumático en una cantidad insuficiente, lo que a su vez incrementa el desgaste del neumático.

Comenzando desde esta técnica anterior descrita, es un objeto de la invención sugerir que una rueda para vehículo elástica (rueda neumática) del tipo mencionado inicialmente, de manera que tenga una inserción de espuma optimizada con respecto a la amortiguación. Esta rueda neumática tiene preferiblemente una inserción de espuma con la que la evacuación de calor desde la carcasa a la banda de rodadura del neumático sea también mejorada.

El problema se resuelve con un neumático para vehículo como el definido inicialmente, en el que la espuma de la inserción de espuma no giratoria tendrá las siguientes propiedades:

-una densidad de entre aproximadamente 30 kg/m3 y aproximadamente 80 kg/m3,

-un valor de elasticidad medido de acuerdo con ASTM D3574H M1 de entre el 4 % y el 15 % y

-una deformación a compresión después de una compresión del 90 %, calculada de acuerdo con ISO 1856/A M1, inferior al 5 %.

La compresión de la inserción de espuma es utilizada para conseguir un volumen de poro graduado a lo largo del espesor de la inserción de espuma cuando el neumático para vehículo gira. Esta compresión está influida por, entre otras cosas, la densidad de la espuma en la inserción de espuma, que sorprendentemente por ello solo tiene un efecto en los problemas señalados anteriormente. Las espumas con densidades superiores a 80 kg/m3 no solamente contribuyen significativamente al peso del neumático del vehículo, sino que también tienen el efecto de disminuir las funciones descritas anteriormente. De la misma manera, la espuma utilizada debe tener una densidad superior a 30 kg/m3.

La densidad de la espuma utilizada está preferiblemente entre 35 kg/m3 y 60 kg/m3, en particular entre 40 kg/m3 y 55 kg/m3. Se puede concluir de esto que para la amortiguación deseada la inserción de espuma debe mostrar evidentemente un peso por volumen determinado. Al objeto de conseguir las propiedades mencionadas anteriormente para la inserción de espuma, es... [Seguir leyendo]

1. Un neumático elástico para vehículo con una cavidad (11, 20) rodeada por una banda de rodadura (2, 17) que soporta la carcasa, (3, 18) y los flancos laterales (4, 4.1, 19, 19.1) adyacentes a ésta a ambos lados, cada una con un talón en forma de lágrima (5, 5.1) dispuesta en el extremo libre para ajustar alrededor del flanco (8, 8.1) de la llanta (6) de la rueda (7) y con una inserción de espuma (9, 15) conectada al interior

(10) de la banda de rodadura (2, 17) , rellenando parcialmente la cavidad (11, 20) y sirviendo a una función de amortiguación, en particular en un rango de frecuencia por debajo de 400 Hz, en el que la espuma de la inserción de espuma (9, 15) tiene las siguientes propiedades, cuando no está girando:

- una densidad de entre aproximadamente 30 kg /m3 y aproximadamente 80 kg /m3, y

- una deformación a compresión tras una compresión del 90 %, calculada de acuerdo con ISO 1856/A M1, por debajo del 5 %, y

- caracterizado además por un valor de elasticidad medido de acuerdo con ASTM D3574H M1 de entre el 4 % y el 15 %.

2. El neumático para vehículo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la densidad de la espuma en la inserción de espuma (9, 15) está entre aproximadamente 35 kg /m3 y 60 kg /m3, en particular entre 40 kg /m3 y 55 kg /m3, y en particular tiene un valor de relajación de tensión calculado por el ratio de la dureza CDH de acuerdo con ISO3386/1 a 20 ºC CDH 40 después de 0 segundos: CDH 40 después de 180 segundos, de entre 1 : 0, 38 y 1 : 0, 62.

3. El neumático para vehículo de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el ratio de esfuerzo de tensión a elongación de la espuma de acuerdo con ISO 1798 M1 está entre 1 : 1, 17 y 1 : 1, 3, y en particular entre aproximadamente 1 : 1, 25 y 1 : 1, 29.

4. El neumático para vehículo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la inserción de espuma (9, 15) es una pieza de espuma de célula abierta, viscoelástica, en el que la superficie

(O) de la inserción de espuma (9, 15) que mira a la cavidad (11, 20) tiene al menos parcialmente una estructura de espuma de célula abierta y el tamaño de los poros desciende hacia el interior (10) de la banda de rodadura (2, 17) con funciones de amortiguación.

5. El neumático para vehículo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque las propiedades del material de la inserción de espuma (9, 15) están adaptadas de manera que la fuerza centrífuga que actúa sobre la inserción de espuma (9, 15) como resultado del giro de la inserción de espuma (9, 15) combinado con la rotación del neumático para vehículo (1, 14) hace que la inserción de espuma (9, 15) se comprima entre el interior de la carcasa y la cavidad (11, 20) .

6. El neumático para vehículo de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque como resultado del giro de la inserción de espuma (9, 15) , el área periférica de la inserción de espuma (9, 15) dispuesta adyacente al interior (10) de la banda de rodadura (2, 17) resulta comprimida en particular.

7. El neumático para vehículo de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque la cavidad (11, 20) del neumático para vehículo (1, 14) está rellena al menos en un 20 % por la inserción de espuma (9, 15) .

8. El neumático para vehículo de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque la cavidad (11, 20) del neumático para vehículo (1, 14) no está relleno en más de 70 % por la inserción de espuma (9, 15) , y en particular no más del 50 % de relleno.

9. El neumático para vehículo de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado porque la inserción de espuma (9, 15) se extiende a lo largo del interior de los flancos laterales (4, 4.1; 19, 19.1) al menos una cierta altura de los flancos laterales (4, 4.1; 19, 19.1) .

10. El neumático para vehículo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque entre la inserción de espuma (15) y el interior del neumático para vehículo cerca de la banda de rodadura o embebido en la inserción de espuma (15) en su área del borde adyacente al interior del neumático para vehículo cerca de la banda de rodadura (17) , está dispuesta al menos una inserción disipadora de calor

(16) que se extiende parcialmente sobre la anchura de la banda de rodadura (17) , que comienza desde el interior del neumático para vehículo cerca de la banda de rodadura (17) para evacuar calor de esta área y se extiende hacia los flancos laterales (19, 19.1) , en cuya área el calor evacuado del interior de la banda de rodadura (17) puede irradiarse desde la inserción disipadora de calor (16) hacia la cavidad (20) .

11. El neumático para vehículo de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque una parrilla metálica

o la red metálica está provista como inserción disipadora de calor (16) .

12. El neumático para vehículo de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque está provista como inserción disipadora de calor una película conductora del calor, elástica, impermeable al aire.

13. El neumático para vehículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque la inserción disipadora de calor (16) está en contacto con el interior del neumático para vehículo

(14) cerca de la banda de rodadura (17) y la inserción disipadora de calor (16) está asegurada al interior del neumático para vehículo por medio de la inserción de espuma (15) .

14. El neumático para vehículo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque la al menos una inserción disipadora de calor (16) se extiende más allá de al menos un borde de la inserción de espuma (15) .

15. El neumático para vehículo de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque la inserción disipadora de calor se extiende hacia el área del talón en forma de lágrima del neumático para vehículo, preferiblemente hasta que descanse adyacente a la llanta de la rueda cuando hay un neumático montado en la misma.