BR102012029721A2 - banda de rodagem com dureza intensificada - Google Patents

Abstract

banda de rodagem com dureza intensificada. um pneumático inclui uma base da banda de rodagem compreendida de um primeiro material, uma cobertura da banda de rodagem compreendida de um segundo material, e uma pluralidade de pinos compreendida de um terceiro material. a cobertura da banda de rodagem é disposta radialmente para fora da base da banda de rodagem e em contato operacional com uma superfície terrestre. a pluralidade de pinos é disposta pelo menos parcialmente dentro da cobertura da banda de rodagem. a pluralidade de pinos rende uma dureza da banda de rodagem em uma direção maior que a dureza em pelo menos uma outra direção.

Description

“BANDA DE RODAGEM COM DUREZA INTENSIFICADA” Campo da Invenção Esta invenção em geral diz respeito a métodos e aparelhos relativos a pneumáticos e mais especificamente a métodos e aparelhos relativos a um pneumático tendo uma banda de rodagem com pinos de um material de dureza relativamente alta que se estende através de um material de banda de rodagem de dureza relativamente mais baixa.

Descrição da Técnica Relacionada Sabe-se por aqueles de habilidade na técnica que o desempenho geral do padrão da banda de rodagem de um pneumático (incluindo critérios de desempenho tais como manuseio em piso molhado, manuseio em piso seco e paragem) pode ser influenciado pelas características de dureza dos elementos da banda de rodagem. Certas propriedades de resposta do pneu melhoram enquanto outras degradam com as práticas convencionais para aumentar a dureza. Exemplos de métodos atuais para aumentar a dureza de um elemento da banda de rodagem incluem usar materiais de base e de cobertura da banda de rodagem relativamente mais duros. Embora estes métodos sejam vantajosos para certas respostas do pneu, ações mecânicas e características de desempenho, eles tipicamente têm a desvantagem, porém, de comprometer as outras ações da banda de rodagem e os critérios de desempenho. Além disso, certas vantagens derivam de explorar as propriedades de dureza nas direções desejadas, tais como significativamente endurecer a banda de rodagem em uma direção, ao mesmo tempo alcançando dureza relativamente baixa em direções diferentes que a direção de endurecimento desejada. Previamente, estes métodos de endurecimento direcional foram implementados primariamente por meio das características de projeto de bloco da banda de rodagem; exemplos incluem a inserção de vãos e frisos, bordas cônicas ou chanfradas do bloco, e sustentação reforçada do bloco da banda de rodagem. É também conhecido fornecer uma banda de rodagem do pneu tendo setores formados com um primeiro material tendo um primeiro módulo de elasticidade e outros setores formados com um segundo material tendo um segundo módulo de elasticidade. O que é necessário, porém, é um método de significativa e efetivamente aumentar as características de dureza direcional das porções de uma banda de rodagem do pneu.

Sumário da Invenção Um pneumático de acordo com a presente invenção inclui uma base da banda de rodagem compreendida de um primeiro material, uma cobertura da banda de rodagem compreendida de um segundo material, e uma pluralidade de pinos compreendidos de um terceiro e/ou mais materiais. A cobertura da banda de rodagem é disposta radialmente para fora da base da banda de rodagem e em contato operacional com uma superfície terrestre. A pluralidade de pinos está disposta pelo menos parcialmente dentro de pelo menos uma entre a base da banda de rodagem e a cobertura da banda de rodagem. A pluralidade de pinos rende uma dureza da banda de rodagem em uma primeira direção maior que a dureza em pelo menos uma outra direção.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, a primeira direção é radiai e a outra direção é uma dentre circunferencial e lateral.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, a pluralidade de pinos forma pelo menos um anel circunferencial disposto em uma porção do ombro da banda de rodagem. Adicionalmente, a pluralidade de pinos pode ser disposta em outra(s) área(s) da banda de rodagem. Por exemplo, a pluralidade de pinos pode formar vários anéis em cada área circunferencial da banda de rodagem, tais como cada bloco da banda de rodagem.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, o terceiro material tem um módulo de elasticidade substancialmente mais alto que o segundo material.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, o terceiro material tem um módulo de elasticidade substancialmente mais alto que o primeiro material.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, o terceiro material tem uma histerese substancialmente inferior que o segundo material.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, o terceiro material tem uma histerese substancialmente inferior que o primeiro material.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, o terceiro material é um metal, tal como aço, aço inoxidável, metal, bronze, aço galvanizado, cobre, ou qualquer outro metal adequado.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, o terceiro material é náilon.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, o terceiro material é um polímero, tal como, por exemplo, os polímeros termoplásticos: poliamidas, poli éter-éter ce-tonas, poli-imidas, tereftalatos de polibutileno, tereftalatos de polietileno, poli(sulfeto de feni-leno), e polímeros de cristal líquido. Adicionalmente, o terceiro material pode ser um polímero termoplástico com enchedores inorgânicos adicionados tais como, por exemplo, fibra de carbono, fibra de vidro, floco de vidro, talco, mica, sílica, contas de vidro, e carbonato de cálcio. Além disso, o terceiro material pode ser polímero de termocura e/ou um compósito de termocura tal como, por exemplo, polímero de polibutadieno sindiotático, polímero epóxi, polímero de uretano reticulado, e poliéster insaturado (por exemplo, composto de moldagem de volume). Também, o terceiro material pode ser um compósito de polímero de termocura com enchedores inorgânicos adicionados tais como, por exemplo, fibra de carbono, fibra de vidro, floco de vidro, talco, mica, sílica, contas de vidro, e carbonato de cálcio.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, o terceiro material é um polímero de polibutadieno sindiotático.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, a pluralidade de pinos é prendida temporariamente a um pneu verde de modo a curar simultaneamente com a cobertura da banda de rodagem, a base da banda de rodagem, e a pluralidade de pinos.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, a pluralidade de pinos é por fim prendida à cobertura da banda de rodagem e à base da banda de rodagem pela cura simultânea.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, a pluralidade de pinos é inserida na cobertura da banda de rodagem subsequente à cobertura da banda de rodagem e à base da banda de rodagem sendo curadas.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, um adesivo ainda prende a pluralidade de pinos à cobertura da banda de rodagem.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, o adesivo ainda prende a pluralidade de pinos à base da banda de rodagem.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, o terceiro material tem um módulo dinâmico de armazenamento de entre 1 MPa e 200.000 MPa.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, o terceiro material tem um módulo dinâmico de armazenamento de entre 1 MPa e 20.000 MPa.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, o terceiro material tem um módulo dinâmico de armazenamento de entre 1 MPa e 1.000 MPa.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, o terceiro material tem um módulo dinâmico de armazenamento de entre 1 MPa e 8 MPa.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, o terceiro material tem um módulo dinâmico de armazenamento de entre 1,5 MPa e 5 MPa.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, o segundo material tem um módulo dinâmico de armazenamento de entre 0,25 MPa e 3 MPa.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, o segundo material tem um módulo dinâmico de armazenamento de entre 0,5 MPa e 2,5 MPa.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, a diferença entre os módulos dinâmicos de armazenamento do terceiro material e do segundo material é maior que 0,5 MPa.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, a diferença entre os módulos dinâmicos de armazenamento do terceiro material e do segundo material é maior que 1 MPa.

Outro pneu de acordo com a presente invenção inclui uma carcaça e uma banda de rodagem tendo uma base da banda de rodagem formada de um primeiro material, uma cobertura da banda de rodagem formada de um segundo material tendo um módulo substancialmente diferente que o primeiro material, e uma pluralidade de pinos formada de um terceiro material tendo um módulo substancialmente diferente que o primeiro material. Os pi- nos se estendem da base da banda de rodagem através da cobertura da banda de rodagem para uma superfície de contato terrestre da banda de rodagem.

Breve Descrição dos Desenhos A invenção pode assumir forma física em certas partes e arranjo de partes, modalidades exemplares desta serão descritas em detalhes neste relatório descritivo e ilustradas nos desenhos em anexo que fazem parte desta e em que: FIGURA 1 é uma elevação frontal de um pneu exemplar construído de acordo com a presente invenção. FIGURA 2 é um corte transversal parcial do pneu exemplar da FIGURA 1. FIGURA 3 é uma ilustração esquemática dos vários módulos para uma banda de rodagem exemplar de acordo com a presente invenção.

Definições “Enchimento'” significa um enchimento elastomérico localizado radialmente acima do núcleo da conta e entre as lonas e a lona de redobra. “Anular”’ significa formado como um anel. “Relação de aspectos” significa a razão de sua altura de seção para sua largura de seção. “Axial” e “axíalmente” são aqui usados para referirem às linhas ou direções que são paralelas ao eixo geométrico de rotação do pneu. “Conta” significa aquela parte do pneu que compreende um membro elástico anular enrolado por cordões de lona e modelados, com ou sem outros elementos de reforço tais como cobre-talões, reforços de arame na área do talão, enchimentos, anteparos reforçados e protetores para jante, para ajustar-se ao aro do projeto. “Estrutura de correia” significa pelo menos duas camadas anulares ou lonas de cordões paralelos, tecidos ou não-tecidos, subjacente à banda de rodagem, não-atracada à conta, e tendo cordões inclinados com respeito ao plano equatorial do pneu. A estrutura de correia pode também incluir lonas de cordões paralelos inclinados em ângulos relativamente baixos, atuando como camadas de restrição. “Pneu diagonal” (lona transversal) significa um pneu em que os cordões de reforço na lona da carcaça se estendem diagonalmente ao longo do pneu de conta a conta em cerca de um ângulo de 25°-65° com respeito ao plano equatorial do pneu. Se múltiplas lonas estiverem presentes, os cordões de lona correm em ângulos opostos em camadas alternadas. “Amortecedores” significa pelo menos duas camadas ou lonas anulares de cordões de reforço paralelos tendo o mesmo ângulo com referência ao plano equatorial do pneu que os cordões de reforço paralelos nas lonas de carcaça. Os amortecedores são usualmente associados com os pneus diagonais. “Cabo” significa um cordão formado torcendo dois ou mais estames pregueados. “Carcaça” significa a estrutura do pneu além da estrutura da correia, banda de rodagem, sub-banda de rodagem, e borracha da parede lateral sobre as lonas, mas incluindo as contas. “Invólucro” significa a carcaça, estrutura de correia, contas, paredes laterais e todos os outros componentes do pneu com exceção da banda de rodagem e sub-banda de rodagem, isto é, o pneu inteiro. “Reforço de arame na área do talão” refere-se a uma banda estreita de cordões de tecido ou de aço localizados na área da conta cuja função é reforçar a área da conta e radialmente estabilizar a parte mais interna da parede lateral. “Circunferencial” significa linhas ou direções que se estendem ao longo do perímetro da superfície do pneu anular paralela ao Plano Equatorial (EP) e perpendicular à direção axial; pode também referir-se à direção dos conjuntos de curvas circulares adjacentes cujos raios definem a curvatura axial da banda de rodagem, como visto na seção transversal. “Cordão” significa um dos filamentos de reforço dos quais as estruturas de reforço do pneu são compreendidas. “Ângulo de cordão” significa o ângulo agudo, esquerdo ou direito em uma vista de cima do pneu, formado por um cordão com respeito ao plano equatorial. O “ângulo de cordão” é medido em um pneu curado mas não inflado. “Densidade do cordão” significa o peso por comprimento unitário do cordão. “Coroa” significa aquela porção do pneu dentro dos limites da largura da banda de rodagem do pneu. “Denier” significa o peso em gramas por 9000 metros (unidade para expressar densidade linear). “Dtex” significa o peso em gramas por 10.000 metros. “Elastômero” significa um material resiliente capaz de recuperar o tamanho e a forma após deformação. “Plano equatorial (EP)” significa o plano perpendicular ao eixo geométrico de rotação do pneu e atravessando o centro de sua banda de rodagem; ou o plano contendo a linha central circunferencial da banda de rodagem. “Tecido” significa uma rede essencialmente de cordões se estendendo unidirecio-nalmente que podem ser torcidos e que por sua vez são compostos de uma pluralidade de uma multiplicidade de filamentos (que podem também ser torcidos) de um material de módulo alto. “Fibra” é uma unidade de substância, natural ou artificial, que forma o elemento básico dos filamentos. CARACTERIZADA tendo um comprimento pelo menos 100 vezes seu diâmetro ou largura. “Contagem de filamentos” significa o número de filamentos que compõem um es- tame. Exemplo: poliésterde 1000 deniertem aproximadamente 190 filamentos. “Cobre-talão” refere-se a um tecido de reforço ao redor do fio da conta para resistência e para amarrar o fio da conta no corpo do pneu. ‘ Medida” refere-se, em geral, a uma medição, e especificamente a uma medição de espessura. “Aço de resistência alta (HT)” significa um aço de carbono com uma resistência à tração de pelo menos 3400 MPa @ 0,20 mm de diâmetro de filamento. “Interno” significa voltado para dentro do pneu e “externo” significa voltado para seu exterior. “Forro interno” significa a camada ou camadas de elastômero ou outro material que formam a superfície interior de um pneu sem câmara e que contêm o fluido de inflação dentro do pneu. “LASE” é carga em elongação especificada. “Lateral” significa uma direção axial. “Passo de torção” significa a distância na qual um filamento ou perna trançada percorre para fazer uma rotação de 360 graus em volta outro filamento ou perna. “Faixa de carga” significa os limites de carga e inflação para um pneu dado usado em um tipo específico de serviço como definido pelas tabelas em The Tire and Rim Associa-tion, Inc. “Aço de Mega Tração (MT)" significa um aço de carbono com uma resistência à tração de pelo menos 4500 MPa @ 0,20 mm de diâmetro de filamento. “Carga normal” significa a pressão de inflação especifica do projeto e a carga atribuída pela organização de padrões apropriados para a condição de serviço para o pneu. “Aço de Tração Normal (NT)” significa um aço de carbono com uma resistência à tração de pelo menos 2800 MPa @ 0,20 mm de diâmetro de filamento. “Lona” significa uma camada reforçada com cordões de cordões radialmente dispostos ou do contrário paralelos radialmente revestidos com borracha. “Radial” e "radialmente” são usados para significar as direções radialmente em direção ou para longe do eixo geométrico de rotação do pneu. “Estrutura de Lona Radial” significa a uma ou mais lonas de carcaça ou que pelo menos uma lona tem cordões de reforço orientados em um ângulo de entre 65° e 90° com respeito ao plano equatorial do pneu. “Pneu de Lona Radial” significa um pneumático com correia ou circunferencialmen-te restringido em que pelo menos uma lona tem cordões que se estendem de conta a conta são colocados em ângulos de cordão entre 65° e 90° com respeito ao plano equatorial do pneu. “Rebite” significa um espaço aberto entre os cordões em uma camada. “Altura da seção” significa a distância radial do diâmetro nominal do aro para o diâmetro externo do pneu em seu plano equatorial. “Largura da seção” significa a distância linear máxima paralela ao eixo geométrico do pneu e entre o exterior de suas paredes laterais quando e após ter sido inflado em pressão normal por 24 horas, mas sem carga, excluindo as elevações das paredes laterais devido à marcação, decoração ou bandas protetoras. “Parede lateral” significa aquela porção de um pneu entre a banda de rodagem e a conta. “Razão de dureza” significa o valor de uma dureza da estrutura de correia de controle dividida pelo valor de outra dureza da estrutura de correia quando os valores forem determinados por um teste de flexão de três pontos fixos tendo ambas as extremidades do cordão suportadas e flexionadas por uma carga centralizada entre as extremidades fixas. “Aço de Super Tração (ST)” significa um aço de carbono com uma resistência à tração de pelo menos 3650 MPa @ 0,20 mm de diâmetro de filamento. “Tenacidade” é tensão expressa como força por densidade linear unitária do espécime não-tensionado (gm/tex ou gm/denier). Usado em têxteis. “Tração” é tensão expressa em forças/área de corte transversal. Resistência em psi = 12.800 vezes a densidade vezes a tenacidade em gramas por denier. “Anteparo reforçado” refere-se à porção de contato com o aro elastomérico circun-ferencialmente disposto do pneu axialmente para dentro de cada conta. “Banda de rodagem” significa um componente de borracha moldado que, quando unido a um invólucro de pneu, inclui aquela porção do pneu que entra em contato com a estrada quando o pneu é normalmente inflado e sob carga normal. “Largura da banda de rodagem” significa o comprimento do arco da superfície da banda de rodagem em um plano incluindo o eixo geométrico de rotação do pneu. “Extremidade de redobra” significa a porção de uma lona da carcaça que vira para cima (isto é, radialmente para fora) das contas em volta das quais a lona é enrolada. “Aço de Ultra Tração (UT)” significa um aço de carbono com uma resistência à tração de pelo menos 4000 MPa @ 0,20 mm de diâmetro de filamento. “Estame” é um termo genérico para um filamento contínuo de fibras ou filamentos têxteis. Estame ocorre nas formas seguintes: 1) várias fibras torcidas juntas; 2) vários filamentos colocados juntos sem torção; 3) vários filamentos colocados juntos com um grau de torção; 4) um filamento só com ou sem torção (monofilamento); 5) uma tira estreita de material com ou sem torção.

Descrição Detalhada da Invenção Referindo agora aos desenhos em que as demonstrações são para propósitos de ilustrar as modalidades da presente invenção apenas e não para os propósitos de limitar a mesma, e em que numerais de referência iguais são entendidos referir-se a componentes iguais, FIGURAS 1 & 2 mostram um pneumático 10 tendo uma banda de rodagem exemplar 30 de acordo com a presente invenção. A banda de rodagem exemplar 30 pode ser posicionada sobre uma carcaça exemplar 12. A carcaça exemplar 12 pode incluir um par de primeira e segunda contas anulares 14 e um par de enchimentos 16 posicionados radialmente acima das primeira e segunda contas anulares 14. A carcaça exemplar 12 pode incluir uma ou mais lonas 18 que podem se estender ao redor das contas 14. A carcaça exemplar 12 pode ainda definir uma região de coroa 26 e um par de paredes laterais 28. A carcaça 12 pode incluir outros componentes, tais como um forro interno 20, porções de borracha da parede lateral 22, um fardo de correias 24 e uma camada sobreposta (não mostrada). A banda de rodagem de pneu exemplar 30 é mostrada em seu estado curado e acabado nas FIGURAS 1 & 2. A banda de rodagem 30 pode ter uma cobertura de banda de rodagem 32 formada de um primeiro material 36 e uma base da banda de rodagem 34 formada de um segundo material 38. O primeiro material 36 pode ter um módulo substancialmente diferente que o segundo material 38. O segundo material 38 pode ter um módulo substancialmente mais alto que o primeiro material 36. A banda de rodagem 30 pode ter um primeiro conjunto 40 de pinos 44, ou pinos z, de um terceiro material 39 que se estende radialmente da base da banda de rodagem 34 através da cobertura da banda de rodagem 32 para uma superfície externa de contato com o piso 46 da banda de rodagem. A banda de rodagem 30 pode também ter um segundo conjunto 42 de pinos 48, ou pinos z, do terceiro material 39 (ou alternativamente um quarto material diferente) que se estende radialmente da base da banda de rodagem 34 através da cobertura da banda de rodagem 32 para a superfície externa de contato com o piso 46 da banda de rodagem. O primeiro conjunto 40 de pinos 44 pode ser posicionado em um primeiro ombro 50 da banda de rodagem 30 e o segundo conjunto 42 de pinos 48 pode ser posicionado em um segundo ombro 52 da banda de rodagem. A dureza dos ombros 50, 52 pode ser ajustada para afetar várias características de desempenho do pneu. Embora os pinos 44, 48 sejam mostrados posicionados dentro dos elementos da banda de rodagem 54, 56, os pinos podem também ser posicionados em outras partes da banda de rodagem 30, tais como sulcos 58, 60 nas FIGURAS 1 & 2. Embora os pinos 44, 48 mostrados definam um número específico, o uso de qualquer número e/ou dimensões dos pinos pode ser usado dependendo do tamanho do pneu e das características de desempenho desejadas. Os pinos 44, 48 podem se estender completamente entre a base da banda de rodagem 34 e a superfície da banda de rodagem 46, ou apenas parcialmente.

Com os pinos 44, 48 da presente invenção, a banda de rodagem 30 pode exibir du-rezas direcionalmente dependentes. Como um exemplo (FIGURA 3), os pinos 44, 48 podem ter uma dureza alta na direção vertical ou Z resultando em tensões compressivas grandemente reduzidas da banda de rodagem 30 na direção Z. Dependendo da carga de volume relativo dos pinos (geometria e quantidade de pinos por volume de unidade de borracha da banda de rodagem), a banda de rodagem 30, além disso, pode ter uma dureza relativamente reduzida na direção circunferencial ou X e na direção lateral ou Y (vs à da direção vertical ou Z). Esta dureza alta na direção Z dos pinos 44, 48 ou combinação de efeitos dos pinos e as outras estruturas do pneu 10 pode desse modo resultar em resistência ao rolamento significativamente reduzida (RR) do pneu 10 sem significativamente diminuir os outros critérios de desempenho do pneu. Os pinos pré-curados 44, 48 podem ser prendidos temporariamente a um pneu verde e podem ser curados simultaneamente com as outras estruturas do pneu 10. Alternativamente, os pinos curados 44, 48 podem ser prendidos à cobertura da banda de rodagem 32 e/ou à base da banda de rodagem 34 subsequente à cura das outras estruturas do pneu 10.

Tensões compressivas cíclicas da banda de rodagem podem ser significativamente reduzidas usando um material/configuração com módulo aumentado na espessura ou direção Z. Isto resulta em RR reduzida, atribuível às ações de carregamento com direção Z sem aumentar as tensões significativamente nas direções X e Y. Gerenciar os ciclos de estresse e tensão cíclicos simultâneos para RR reduzida de todos estes mecanismos pode desse modo requerer uma dureza relativamente alta na direção Z com uma dureza relativamente baixa nas direções x e/ou Y.

Um método de se obter estas características de dureza direcional desejadas é usar uma combinação de materiais dentro da banda de rodagem. O endurecimento com direção Z pode ser alcançado com material de módulo relativamente alto 39 embutido dentro de uma matriz de borracha de módulo relativamente baixo 36 com uma única geometria. Por exemplo, de acordo com a presente invenção, os pinos 44, 48, de material de módulo alto 39 com espaçamento apropriado ao longo da banda de rodagem 30 e se estendendo substancialmente na direção de Z podem resistir às tensões com direção Z, enquanto o material de cobertura da banda de rodagem circunvizinha 36 que interconecta os pinos 44, 48 pode fornecer propriedades de dureza relativamente baixa nas direções X e Y. Várias configurações da combinação de cobertura da banda de rodagem/base da banda de rodagem/combinação de pinos dos materiais 36, 38, 39 podem ser implementadas. Também, várias orientações dos pinos de módulo relativamente alto 44, 48 podem ser implementadas. Por exemplo, se orientado a 45 graus com relação à direção X (não mostrado), dureza de cisalhamento aumentada da banda de rodagem 30 pode resultar, isto pode ser desejável para melhor fazer as curvas, tração de frenagem/acionamento, etc. Os cálculos indicam que RR pode ser reduzida em mais de 30% pelos pinos com direção Z (FIGURAS 1 & 2). Além disso, a colocação e o número dos pinos podem ser em qualquer localização da banda de rodagem, ambos circunferencial e lateralmente, com qualquer projeto e dimensões. Adicionalmente, os materiais exemplares 39 para os pinos 44, 48 podem ser um metal, polímero, e/ou plástico adequados com um ponto de fundição acima de 150 graus Centígrado.

Ainda, a cobertura da banda de rodagem 36 e a base da banda de rodagem 38 podem ser formadas integralmente do mesmo material que uma estrutura simples (não mostrada), ou a base da banda de rodagem pode ser omitida. A estrutura de cobertura da banda de rodagem pode ser depois localizada direta e radialmente adjacente ao fardo de correias 24 ou camada sobreposta.

Materiais semelhantes à borracha 39 para os pinos 44, 48 podem ser testados por um Analisador de Processo de Borracha, ou “RPA”, tal como instrumento RPA 2000™ por Alpha Technologies, antigamente Flexsys Company e antigamente Monsanto Company. Referências a um instrumento RPA 2000 podem ser encontradas nas publicações seguintes: Η. A. Palowski, et al, Rubber World, junho de 1992 & janeiro de 1997, como também Rubber & Plastics News, 26 de abril de 1993 & 10 de maio de 1993. Os resultados do teste de RPA podem ser relatados dos dados obtidos a 100 graus C em um modo de cisalhamen-to dinâmico a uma frequência de 11 hertz e em 10% valores de tensão dinâmica a 10%. O corte transversal Y-Z dos pinos exemplares 44, 48 pode ser um circulo, quadrado, triângulo, pentágono, hexágono, heptágono, octógono, nonágono, pentágono, ou outra forma adequada. O corte transversal X-Y dos pinos exemplares 44, 48 pode também variar à medida que os pinos se estendem na direção Z (por exemplo, um pino que se estreita à medida que se estende radialmente para longe da roda pode ser prendido com mais segurança à banda de rodagem que um pino com uma espessura que não varia). Um pino cilíndrico exemplar de acordo com a presente invenção pode ter um diâmetro W2 entre 0,5 mm e 60 mm e um comprimento radial ou Z entre 15 mm e 80 mm dependendo do tamanho e configuração da banda de rodagem. Outro pino cilíndrico exemplar pode ter um diâmetro de 2 mm e ser espaçado um do outro entre 1 mm e 2 mm. O material de pino mais duro 39 pode ter um módulo dinâmico de armazenamento entre 1 MPa e 200.000 MPa, ou entre 1 MPa e 8 MPa, ou entre 1,5 MPa e 5 MPa. O material mais macio da cobertura da banda de rodagem 32 pode ter um módulo dinâmico de armazenamento entre 0,25 MPa e 3 MPa, ou entre 0,5 MPa e 2,5 MPa. Ainda, a diferença entre os módulos dinâmicos de armazenamento do material de pino 39 e do material da cobertura da banda de rodagem 32 pode ser maior que 0,5 MPa, ou maior que 1 MPa.

Valores “Tan Delta" determinados a 10% de tensão podem ser uma razão do módulo dinâmico de perda para o módulo dinâmico de armazenamento e podem ser considerados uma medida de histerese em que uma histerese inferior de um material da banda de rodagem 36, 38, e/ou 39 pode ser desejável para RR menor. Uma diminuição no valor de Tan Delta pode corresponder a uma diminuição desejável em histerese do material de pino 39. Desse modo, os materiais 39 para os pinos 44, 48 podem ter um Tan Delta baixo e histerese baixa.

Um material exemplar 39 para os pinos 44, 48 pode ser um polímero de polibutadi-eno sindiotático (“SPBD”). SPBD difere de outros polibutadienos (por exemplo difere de borracha de cis 1,4-polibutadieno) em que q SPBD tem um conteúdo de 1,2-vinila de pelo menos 80 por cento que pode variar de cerca de 80 por cento a pelo menos cerca de 96 por cento. SPBD pode ser flexível, mas não é em geral considerado um elastômero. Além disso, SPBD tem pouca ou nenhuma pegajosidade de confecção para aderir as composições de borracha baseadas em dieno conjugadas não-curadas, a menos que SPBD seja primeiro misturado com um ou mais elastômeros que normalmente requereram uma adição de um compatibilizador e talvez uma resina de pegajosidade para fazê-lo.

Portanto, movimento indesejado dos pinos 44, 48 de SPBD pode ocorrer junto a um componente de borracha não-curado durante um processo de construção e formação do pneu, a menos que os pinos 44, 48 sejam pelo menos parcialmente pré-curados junto a um componente de borracha verde antes da cura do pneu verde. Pinos 44, 48 de SPBD podem fornecer a dureza de direção Z debatida acima. Desse modo, pode ser desejável que nenhum elastômero, agente compatibilizante, ou resina pegajosa seja fisicamente misturado com o SPBD, a menos que usado em quantidades muito pequenas assim não comprometendo o ponto de fundição do SPBD. SPBD pode ser um polímero cristalino relativamente rígido (flexibilidade limitada) com solubilidade ruim em elastômeros sem a adição de um compatibilizador. Para a presente invenção, como indicado acima, SPBD pode formar os pinos 44, 48, assim fornecendo um pouco de flexibilidade e não sendo misturado com os materiais 36, 38 da cobertura da banda de rodagem 32 e da base da banda de rodagem 34, nem um compatibilizador. O ponto de fundição (MP) de SPBD pode variar com o conteúdo da 1,2-microestrutura. Por exemplo, os valores de MP podem variar de cerca de 120°C a cerca de um conteúdo de 1,2-vinila de 80 por cento até cerca de 200°C a 210°C para cerca de um conteúdo de 1,2-vinila de 96 por cento para sua microestrutura.

Para a presente invenção, SPBD pode ter uma temperatura de ponto de fundição (MP) de pelo menos 150°C, ou de cerca de 160°C a cerca de 220°C, de modo que os pinos 44, 48 retêm um grau significativo de estabilidade dimensional e assim acrescentam dureza e estabilidade/suporte dimensional à banda de rodagem 30 em uma temperatura relativamente alta uma vez que a banda de rodagem gera calor ao ser dinamicamente trabalhada. MPs mais altos podem ser preferidos para os pinos 44, 48. Ainda, o SPBD pode conter uma dispersão de um ou mais enchedores de reforço. Para fazer os pinos de SPBD 44, 48 integrais com a cobertura da banda de rodagem 32 e/ou a base da banda de rodagem 34, os pinos podem ser co-curados com a cobertura da banda de rodagem curável com enxofre e a base da banda de rodagem. Para tal co-cura dos pinos de SPBD 44, 48, a interface entre os pinos e a cobertura da banda de rodagem 32 e/ou a base da banda de rodagem 34 pode contar com: (A) um ou mais curativos de enxofre contidos dentro do SPBD, (B) um ou mais curativos de enxofre contidos dentro da cobertura da banda de rodagem e/ou da base da banda de rodagem, ou (C) um ou mais curativos de enxofre contidos em cada um dentre SPBD e cobertura da banda de rodagem 32 e/ou base da banda de rodagem 34. SPBD pode ser feito integral com a cobertura da banda de rodagem 32 e/ou a base da banda de rodagem 34 co-curando o SPBD e a cobertura da banda de rodagem e/ou a base da banda de rodagem juntos em uma temperatura elevada em que o SPBD e a cobertura da banda de rodagem e/ou a base da banda de rodagem podem ser integrados entre si na interface entre o SPBD e a cobertura da banda de rodagem e/ou a base da banda de rodagem. Pinos 44, 48 de SPBD podem fornecer estabilidade dimensional (por exemplo, um grau de rigidez) para a banda de rodagem 30 pela interface do pino/cobertura da banda de rodagem/base da banda de rodagem integrados, co-curados.

Alternativamente, os pinos pré-curados 44, 48 do SPBD ou outro material duro podem ser instalados em orifícios apropriadamente dimensionados na banda de rodagem 30 subsequente â cura das outras partes do pneu 10. Uma camada adesiva pode ser aplicada à interface entre o SPBD e a cobertura da banda de rodagem e/ou a base da banda de rodagem para prender os pinos 44, 48 no lugar.

Ainda, pode não ser desejável misturar o SPBD com outros elastômeros porque tal mistura pode diluir ou degradar a estabilidade dimensional dos pinos de SPBD 44, 48. Os termos “borracha” e “elastômero" podem ser usados alternadamente a menos que do contrário indicado. Os termos “composição de borracha” e “composto” podem ser usados alternadamente a menos que do contrário indicado. Os termos “ponto de fundição” ou “MP” como aqui usados podem significar a temperatura de fundição do SPBD medida por calorime-tria diferencial de varredura convencional usando uma elevação de temperatura 10°C/minuto. O termo “ponto de amolecimento” como aqui usado pode significar a temperatura de transição de um material duro/rígido para um material macio/borrachento.

Como declarado acima, uma banda de rodagem 30 com os pinos 44, 48 de acordo com a presente invenção produzem excelentes características de dureza direcional em um pneumático 10. Os pinos 44, 48 desse modo intensificam o desempenho do pneumático 10, ainda que as complexidades da estrutura e comportamento do pneumático sejam de modo que nenhuma teoria completa e satisfatória tenha sido proposta. Temple, Mechanics of Pneumatic Tires (2005). Embora os fundamentos da teoria clássica de compósito sejam facilmente vistos em mecânica de pneumático, a complexidade adicional introduzida pelos muitos componentes estruturais dos pneumáticos facilmente complica o problema de prog- nosticar o desempenho do pneu. Mayni, Composite Effects on Tire Mechanics (2005). Adici-onalmente, por causa dos comportamentos não-lineares de tempo, frequência, e temperatura dos polímeros e borracha, o projeto analítico dos pneumáticos é um dos desafios da engenharia mais desafiadores e desvalorizados na indústria de hoje. Mayni.

Um pneumático tem certos elementos estruturais essenciais. United States Department of Transportation, Mechanics of Pneumatic Tires, páginas 207-208 (1981). Um elemento estrutural importante é a estrutura de correia, tipicamente composta de muitos cordões de aço fino estirado ou outro metal embutido e ligado a uma matriz de material po-limérico de módulo baixo, borracha usualmente natural ou sintética. Id. em 207 a 208.

Os cordões são tipicamente dispostos como uma camada simples ou dupla. Id. em 208. Os fabricantes de pneu ao longo da indústria não podem concordar ou prognosticar o efeito de torções diferentes dos cordões da estrutura de correia nas características de ruído, manuseio, durabilidade, conforto, etc. em pneumáticos, Mechanics of Pneumatic Tires, páginas 80 a 85.

Estas complexidades são demonstradas pela tabela abaixo das inter-relações entre o desempenho do pneu e os componentes do pneu.

Como visto na tabela, as características da banda de rodagem afetam os outros componentes de um pneumático (isto é, a banda de rodagem afeta a correia, etc.), conduzindo a vários componentes interrelacionando e interagindo em um tal modo a afetar um grupo de propriedades funcionais (ruído, manuseio, tração, durabilidade, resistência ao rolamento, conforto, velocidade alta, e massa), resultando em um compósito completamente imprevisível e complexo. Desse modo, até mesmo alterando um componente pode levar a diretamente melhorar ou degradar tantas quantas as dezenas de características funcionais acima, como também alterando a interação entre aquele componente e tantos quanto os seis outros componentes estruturais. Cada uma daquelas seis interações pode assim indire- tamente melhorar ou degradar aquelas dezenas de características funcionais. Se cada uma destas características funcionais for melhorada, degradada, ou não afetada, e em que quantidade, certamente teria sido imprevisível sem a experimentação e testagem conduzidas pelos inventores.

Desse modo, por exemplo, quando a banda de rodagem de um pneumático for modificada com a intenção para melhorar uma propriedade funcional do pneumático, qualquer número de outras propriedades funcionais podem ser inaceitavelmente degradadas. Além disso, a interação entre a banda de rodagem e a correia pode também inaceitavelmente afetar as propriedades funcionais do pneumático. Uma modificação da banda de rodagem pode até mesmo não melhorar aquela propriedade funcional por causa destas inter-relações complexas.

Desse modo, corno declarado acima, a complexidade das inter-relações dos componentes múltiplos torna o resultado atual de modificação de uma banda de rodagem 30, de acordo com a presente invenção, impossível de prognosticar ou prever a partir dos possíveis resultados infinitos. Apenas por meio de experimentação extensiva os pinos 44, 48 e 30 da presente invenção foram revelados como uma opção excelente, inesperada, e imprevisível para um pneumático. A linguagem descritiva anterior é do melhor modo ou modos presentemente contemplados de levar a cabo a presente invenção. Esta descrição é feita para o propósito de ilustrar um exemplo dos princípios gerais da presente invenção e não deveria ser interpretada como limitando a presente invenção. O escopo da invenção é melhor determinado em referência às reivindicações em anexo. Os numerais de referência como descritos nos desenhos esquemáticos são iguais àqueles referidos no relatório descritivo. Para propósitos deste pedido de patente, os vários exemplos ilustrados nas figuras, cada, usam um numeral de referência igual para componentes similares. As estruturas dos exemplos podem empregar componentes similares com variações na localização ou quantidade assim dando origem a construções alternativas de acordo com a presente invenção.

Claims (10)

1. Pneumático, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma base da banda de rodagem compreendida de um primeiro material;uma cobertura da banda de rodagem compreendida de um segundo material, a cobertura da banda de rodagem sendo disposta radialmente para fora da base da banda de rodagem e em contato operacional com uma superfície terrestre; e uma pluralidade de pinos compreendida de um terceiro material, a pluralidade de pinos sendo disposta pelo menos parcialmente dentro da pelo menos uma entre a base da banda de rodagem e a cobertura da banda de rodagem, a pluralidade de pinos rendendo uma dureza da banda de rodagem em uma primeira direção maior que a dureza em pelo menos uma outra direção.

2. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira direção é radial e a uma outra direção é uma dentre circunferencial e lateral.

3. Pneumático, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de pinos forma pelo menos um pino circunferencial disposto em uma porção do ombro da banda de rodagem.

4. Pneumático, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o terceiro material tem um módulo substancialmente mais alto de elasticidade que o segundo material.

5. Pneumático, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o terceiro material tem um módulo substancialmente mais alto de elasticidade que o primeiro material.

6. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o terceiro material tem uma histerese substancialmente mais baixa que o segundo material.

7. Pneumático, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o terceiro material tem uma histerese substancialmente mais baixa que o primeiro material.

8. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o terceiro material é um metal.

9. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o terceiro material é náilon.

10. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o terceiro material é um polímero.