BR102016006927A2 - reforço de coroa para um pneumático - Google Patents

Abstract

reforço de coroa para um pneumático.pneumático que inclui uma carcaça reforçada com uma lona de carcaça que se estende de um primeiro talão para um segundo talão, e um único reforço disposto radialmente por fora da lona de carcaça numa parte da coroa do pneumático. o reforço único situa-se radialmente para fora da lona de carcaça numa parte de coroa do pneumático. o único reforço inclui tiras tecidas reforçadas com fios de aço. as tiras têm uma largura constante de 3,0 mm a 30,0 mm.

Description

"REFORÇO DE COROA PARA UM PNEUMÁTICO" CAMPO DA INVENCÀO

[001 ]A presente invenção refere-se a um pneumático, e mais partícularmente, a uma construção de correia para um pneumático.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Um pneumático inclui, tipicamente, um par de talões não prolongáveis axialmente separados. Um ápice de enchimento de talão disposto circunferencialmente que estende radialmente para fora de cada respectivo talão. Pelo menos uma lona de carcaça estende-se entre os dois talões. A lona de carcaça possui partes extremas axialmente opostas, cada qual voltada para cima em torno de um respectivo talão e preso a ele. A borracha da banda de rodagem e a borracha lateral estão localizadas axialmente e radialmente por fora, respectivamente, da lona de carcaça. Uma estrutura de correia está disposta radialmente entre a lona de carcaça e a borracha da banda de rodagem.

[003] A área do talão é uma parte do pneu que contribui com uma quantidade substancial para a resistência de rodagem do pneu, devido à flexão cíclica que também leva a um acúmulo de calor. Sob condições de grave operação, como com pneus que rodam mesmo esvaziados (runflat tires), e de alto desempenho, a flexão e o aquecimento na região do talão pode ser especialmente problemática, levando à separação de componentes mutuamente adjacentes que têm propriedades divergentes, tais como respectivos módulos de elasticidade. Particularmente, as extremidades da lona podem ser sujeitas à separação dos elementos estruturais adjacentes do pneu.

[004] Uma lona convencional pode ser reforçada com materiais tais como poliamida/náilon, poliéster, raion, a/ou metal, que têm muito maior rigidez (ou seja, módulo de elasticidade), do que os compostos de borracha adjacentes dos quais é feita a maior parte do pneumático. A diferença no modulo de elasticidade de elementos do pneu mutuamente adjacentes pode conduzir à separação quando o pneu é forçado e deformado durante o uso.

[005] Uma estrutura de cinta convencional compreende uma série de camadas de reforço nas quais os cordames são deixados em paralelo entre si. Devido ao transporte de carga unidirecional a capacidade de cada camada de reforço, um número par de tais camadas pode ser empilhado para dirigir a transferência de força em direções opostas. Duas dessas camadas de reforço de fios de aço podem ser usadas como um revestimento da cinta num pneu de passageiro radial típico, contribuindo significativamente, em peso para o pneumático.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] Um pneumático de acordo com a presente invenção inclui uma carcaça reforçada por uma lona de carcaça que se prolonga de um primeiro talão para um segundo talão e um reforço simples disposto radialmente para fora da lona de carcaça numa parte da coroa do pneumático, o reforço único sendo composto por tiras tecidas reforçadas com fios de aço, as tiras tendo uma largura constante de 3,0 mm a 30,0 mm.

[007] De acordo com um outro aspecto do pneumático os fios de aço têm uma construção de aço de alta tração de 2 x 0,295.

[008] De acordo com outro aspecto ainda do pneumático os fios de aço têm uma construção de aço de ultra-tração de 2+2 x 0,22 .

[009] De acordo com outro aspecto ainda do pneu, os fios de aço são de construção idêntica.

[010] De acordo com outro aspecto ainda do pneumático, o reforço compreende também fibra de carbono.

[011] De acordo com ainda um outro aspecto do pneumático o reforço também compreende poliéster.

[012] De acordo com ainda um outro aspecto do pneumático o reforço também compreende poliamida [013] De acordo com ainda um outro aspecto do pneumático o reforço também compreende aramida.

[014] De acordo com ainda um outro aspecto do pneumático o reforço também compreende poliéster fundido.

[015] Um método de acordo com a presente invenção esquematiza um pneumático. O método compreende a etapa de substituir uma primeira cinta, uma segunda cinta e uma cobertura com um único reforço tecido, o único reforço tecido compreendendo tiras reforçadas por fios, tendo cada tira uma largura constante de 3,0 mm a 30,0 mm.

Definições [016] "Ápice" ou "ápice de carga de talão" significa uma carga elastomérica localizada radialmente acima do núcleo de talão e entre as lonas e lonas de arrebite.

[017] "Axial" e "Axialmente" significa as linhas ou direções que são paralelas ao eixo de rotação do pneu.

[018] "Talão" ou "núcleo de talão" significa, em geral, parte do pneu compreendendo um elemento de tração anelar de talões radialmente internos que estão associados com a preensão do pneu ao aro; o talão sendo envolvido pelos fios da lona e moldados, com ou sem outros elementos de reforço tais como aletas, picadores, vértices , ou cargas, protetores e ("chafers").

[019] "Carcaça" significa a estrutura do pneu distante da estrutura de cinta, banda de rodagem sob a banda de rodagem sobre as lonas, porém inclui os talões.

[020] "Carcaça" significa a carcaça, a estrutura de cinta, talões, paredes laterais e todos os outros componentes do pneu com exceção da banda de rodagem e da banda de rodagem subjacente, ou seja, todo o pneumático.

[021] "Picador" refere-e a uma faixa estreita de tecido ou fios de aço localizados na área do talão cuja função é reforçar a área do talão e estabilizar a parte radialmente mais interna da parede lateral.

[022] "Circunferencial" quase sempre significa linhas circulares ou direções estendendo-se ao longo do perímetro da superfície do pneu anular, perpendicular à direção axial; podendo ainda referir-se à direção dos ajustes de curvas circulares adjacentes cujos rádios definem a curvatura axial da banda de rodagem como visto na seção transversal.

[023] "Cordão ou fio" significa um dos fios de reforço, incluindo fibras, com os quais as lonas e cintas são reforçadas.

[024] "Plano equatorial" significa o plano perpendicular ao eixo de rotação do pneumático e que passa através do centro de sua banda de rodagem; ou o plano contendo a linha centralizada circunferencial da banda de rodagem.

[025] "Aleta" refere-se a um tecido de reforço em torno do talão aramado com 0 intuito de reforçar e prender o talão aramado no corpo do pneu.

[026] "Medida" refere-se em geral a uma medição e, em específico, à espessura.

[027] "Revestimento interno" significa a camada ou camadas de elastômero ou de outro material que forma a superfície interna de um pneu sem câmara e que contém o fluido de inflar dentro do pneu.

[028] "Lateral" significa uma direção paralela à direção axial.

[029] "Carga Normal" significa a pressão de inflação de inovação específica e carga atribuída pela organização padrão adequada para condição de serviço para 0 pneu.

[030] "Lona" significa uma camada reforçada com fios de esvaziada radialmente revestida de borracha ou de outros fios paralelos.

[031] "Radial e "radialmente" significa direções radialmente no sentido ou distante do eixo de rotação do pneu.

[032] "Estrutura de lona radial" significa uma ou mais lonas de carcaça ou que pelo menos uma lona possua fios de reforço orientados a um ângulo entre 65° e 90°em relação ao plano equatorial do pneu.

[033] "Pneu de lona radial" significa um pneumático restringido circunferencialmente ou dotado de cinta no qual pelo menos uma lona possua fios que se estendem de talão a talão situadas a ângulos dos fios entre 65° e 90° com relação ao plano equatorial do pneu.

[034] "Altura da seção" significa a distancia radial do diâmetro do rebordo nominal ao diâmetro externo do pneu em seu plano equatorial.

[035] "Largura da seção" significa a distancia máxima linear paralela ao eixo do pneu e entre o exterior de suas paredes laterais, quando e após ele ter sido cheio a uma pressão normal durante 24 horas, porém descarregado, excluindo elevações das paredes laterais, devido à etiquetagem, decoração ou faixas protetoras.

[036] "Parede lateral" significa aquela parte de um pneu entre a banda de rodagem e o talão.

[037] "Protetor" refere-se à parte de contato com a borracha elastomérica esvaziada circunferencialmente do pneu, axialmente para o interior de cada talão.

[038] "Largura da faixa de rodagem" significa o comprimento arqueado da superfície da banda de rodagem no plano que inclui o eixo de rotação do pneu.

[039] "Extremidade de giro" significa a parte de uma lona de carcaça que gira para cima (ou seja, radialmente para fora) dos talões em torno do qual a lona é enrolada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[040] A estrutura, operação e vantagens da invenção tornar-se-ão mais evidentes com a observação da seguinte descrição, em conjunto com os desenhos anexos,nos quais: [041] A figura 1 representa uma vista em seção transversal esquemática de um pneu exemplar para emprego com a presente invenção.

[042] A figura 2 representa uma vista em detalhe esquemática da região do talão do pneu exemplar mostrado na figura 1; e [043] A figura 3 representa uma vista em detalhe esquemática de um reforço de coroa de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS EXEMPLOS DA PRESENTE INVENÇÃO

[044] As figuras 1 e 2 mostram um pneu exemplar 10 para uso com estruturas de reforço, tais como aletas e picadores de acordo com a presente invenção. O pneu exemplar 10 tem uma banda de rodagem 12, um revestimento interno 23, uma estrutura em cinta compreendendo cintas 18, 20, um revestimento 16, uma carcaça 22 com uma única lona de carcaça 14, duas paredes laterais 15, 17, e duas regiões de talão 24a, 24b compreendendo ápices de carga de talão 26a, 26b e talões 28a, 28b. O pneu exemplar 10 é adequado, por exemplo, para montagem em uma borda de um veículo de passageiro. A lona de carcaça 14 inclui um par de partes terminais axialmente opostas 30a, 30b, cada uma delas sendo presas a um dos respectivos talões 28a, 28b.

[045] Cada parte extrema axial 30a, ou 30b da lona de carcaça 14 é voltada para cima e em torno do respectivo talão 28a, 28b a uma posição suficiente para ancorar cada parte extrema axial 30a, 30b, como visto em detalhe na Figura 2.

[046] A lona de carcaça 14 pode ser uma lona emborrachada com uma série de elementos de reforço de carcaça substancialmente paralelos feitos de um material como poliéster, raión ou compostos poliméricos orgânicos adequados similares. A lona de carcaça 14 pode encaixar as superfícies externas axiais de duas aletas 32a, 32b.

[047] Um esboço de reforço de coroa convencional pode exigir entre 2 a 3 ondas sinusoidais por revolução para se conseguir suficiente rigidez de curva para um pneu 10. Tiras convencionais podem ser aplicadas em paralelo entre si e o angulo do fio numa única camada pode mudar, por exemplo, de 21 graus (direita) para -21 graus (esquerda). Esta alternância do angulo do cabo dentro da mesma camada de cinta pode ocasionar significantes variações de força lateral. Para suavizar e/ou superar essas variações de força lateral, de acordo com a presente invenção, tiras podem ser aplicadas num padrão tecido em um angulo específico (Figura 3).

[048] O angulo das tiras pode ter um mínimo de 20° curados para produzir forças de curva adequadas. O número de camadas nos cantos do reforço pode ser menor do que 4. O espaçamento máximo entre as tiras paralelas pode ser uma largura do cabo de reforço, maximizando assim, a tecedura entremeada. Este entrelaçamento máximo pode reduzir em muito, as variações de força laterais. Os cabos podem ser de aço, fibra de carbono, poliéster, poliamida, aramida e/ou combinações híbridas e;ou cabos rígidos de poliéster fundido como o descrito na US 2013/0240106, ora incorporada por referência em sua totalidade.

[049] Utilizando combinações de diferentes materiais também se pode obter vantagens únicas para o pneu 10, particularmente, peso e condutividade térmica. Por exemplo, a resistência dos reforços de aço pode ser combinada com aramida ou fibra de vidro a fim de reduzir o peso e manter a rigidez e resistência. A fibra de carbono pode ser adicionada par aumentar a condutividade térmica do reforço, aumentando assim, desempenho de alta velocidade pela condução de calor para fora dos pontos quentes.

[050] De acordo com a presente invenção a sobreposição 16 e as cintas 18, 20 podem ser substituídas com um único reforço de coroa tecido 301 (figura 3). O reforço301 pode ser produzido de tiras tecidas 303 de uma ou mais camadas . As tiras 303 podem ter uma largura entre 3,0 mm - 30, 0 m e podem ser dotadas de borracha reforçada com um ou mais cabos 305 com um alongamento à ruptura menor do que 2,5%. Tiras convencionais são reforçadas com cabos tendo um alongamento à ruptura maior do que 3,5%, maior do que 4% ou maior do que 4,5%.

[051] Pneus de passageiros convencionais de alta velocidade podem ter um reforço de sobreposição enrolada em espiral externamente a uma estrutura de cinta. O reforço de coroa 301 pode permitir a remoção da sobreposição enquanto o pneumático 10 ainda funciona de modo adequado a altas velocidade. A remoção da sobreposição pode reduzir o custo de material, peso do pneumático e pontos planos. A eliminação de cortes de bordas da cinta pode também reduzir a separação da borda da cinta e proporcionar melhor durabilidade da coroa. O reforço de coroa tecido 301 pode ser construído usando 1 a 5 períodos de cobertura sinusóide por revolução proporcionando ângulos de fio/fita entre 20 a 40 graus, ou entre 25-35 graus para dar suficiente rigidez de cantos. Por exemplo, os fios podem ter um aço de alta resistência de 2 x 0,295 e/ou uma construção de aço de muito alta resistência de 2-i-2 x 0,22.

[052] Como acima exposto, o reforço de coroa de tira contínua 301 pode substituir uma estrutura convencional de duas cintas de aço 18, 20 e uma sobreposição 16, por exemplo, para pneus de passageiro e pneus de caminhão leve radiais. Isto pode levar a uma economia nos custos atuais de 1,5 dólar a 3 dólares por pneu, maior durabilidade e uma manufatura mais flexível.

[053] As tiras 303 podem ser reforçadas com aço, aço têxtil e/ou fios híbridos e/ou monofilamentos. Este reforço 301 pode também eliminar etapas de preparação de estoque de cintas e proporcionar uma flexibilidade aumentada na escolha de materiais de reforço. A eliminação da sobreposição 16 pode reduzir o peso do pneu, ponto planos e o custo. Visto este reforço 301 poder proporcionar uma rigidez adequada e resistência a um pneu de consumo, por conseguinte, a alta velocidade, pistão, durabilidade e requisitos de direção e manuseio também podem ser atendidos ou excedidos. Este reforço 301 pode ainda produzir resistência ao rolamento implementando métodos alternativos para melhorar a pegajosidade durante o processo de tecelagem.

[054] Ο reforço 301 pode ser tecido sobre uma carcaça ou aplicado a ela na forma de uma faixa plana e expandido. Além disso, o reforço 301 pode ser usado com um pneu do qual a banda de rodagem foi removida, nova banda de rodagem em estoque aplicada e vulcanizado formando um pneu recauchutado .

[055] De acordo com a presente invenção é mostrado o reforço 301 (figura 3) . O angulo dos fios pode ser de aproximadamente 30° e a largura de cada tira 303 pode ser de aproximadamente 10,0 mm. Como descrito acima, um único reforço 301 de acordo com a presente invenção pode produzir peso reduzido com desempenho comparável em um pneu 10. Este simples reforço 301 portanto, adiciona leveza ao pneu 10 sem essencialmente, nenhum dilema de desempenho, mesmo quando as complexidades da estrutura e comportamento do pneumático são tais, que nenhuma teoria completa e satisfatória tenha sido proposta. Temple, Mechanics of Pneumatic Tires (2005). Embora os fundamentos da teoria composta clássica sejam facilmente vistos na mecânica de pneus, a complexidade adicional introduzida pelos componentes de múltiplas estruturas dos pneumáticos complica prontamente o problema de prognosticar o desempenho do pneu. Mavni. Composite Effects on Tire Mechanics (2005): Alem disso, devido ao tempo não linear, freqüência e temperatura dos polímeros e da borracha o desenho analítico dos pneumáticos é um dos maiores desafios da engenharia e menos apreciados na indústria atual. Mayni.

[056] Um pneumático possui alguns elementos estruturais essenciais. Departamento dos Estados Unidos do Transporte, Mechanics of Pneumatic Tires. páginas 207-208 (1981). Um elemento estrutural importante é a cinta, tipicamente confeccionada de muitos fios de alto módulo, flexíveis de têxtil natural, polímero sintético, fibra de vidro ou aço fino, duro, embutido e preso a uma matriz de material polimérico de baixo módulo, normalmente borracha natural ou sintética, Id. 207 até 208.

[057] Os fios de alto módulo, flexíveis são normalmente dispostos como duas cintas. Id páa. 208_Os fabricantes de pneus através d indústria não podem concordar ou predizer o efeito de diferentes torções de fios nas características de ruído, manuseio, durabilidade, conforto, etc., em pneumáticos, Mechanics of Pneumatic Tires, páginas 80 a 85.

[058] Estas complexidades são demonstradas na tabela a seguir, das interrelacões entre o desempenho do pneu e componentes do pneu.

[059] Como visto na tabela, as características do reforço de coroa afeta os outros componentes de um pneumático (ou seja, lona de carcaça afetada pela cinta, sobreposição, talão/ápice,etc.) levando a um número de componentes que se interrelacionam e interagem num modo tal, que afetam um grupo de propriedades funcionais (ruído, manuseio, durabilidade, conforto, alta velocidade e massa/peso), resultando num compósito completamente imprevisível e complexo. Assim, alterando um único componente pode levar a uma melhora ou degradação direta, pois muitas das dez características funcionais supra, como muitas das alterações e a interação entre aquele componente e os outros seis componentes estruturais. Cada uma das seis interações podem melhorar ou piorar indiretamente aquelas dez características funcionais. Quer sejam cada uma dessas características funcionais melhoradas, degradadas, ou sem alteração, e em que proporção, certamente seriam imprevisíveis sem a experimentação e análise realizada pelos inventores [060] Assim, por exemplo, quando a estrutura de cinta de um pneumático 10 for modificada com a intenção de melhorar uma propriedade funcional do pneumático, qualquer número de outras propriedades funcionais pode ser inaceitavelmente degradado. Além disso, a interação entre a cinta (fios bidirecionais, etc.) e a lona de carcaça, sobreposição, banda de rodagem, (talão/ápice também pode afetar inaceitavelmente as propriedades funcionais do pneumático. Uma modificação da lona de carcaça pode, até mesmo não melhorar aquela única propriedade funcional devido a essas interrelações complexas.

[061] Assim, como descrito acima, a complexidade das interrelações dos múltiplos componentes torna o resultado real de modificação de uma lona de carcaça de acordo com a presente invenção impossível de predizer ou antever a partir de infinitos resultados possíveis. Apenas por meio de extensiva experimentação o reforço único 301 da presente invenção revelou uma opção excelente, inesperada e imprevisível para uma estrutura de cinta completa.

[062] A descrição precedente é o melhor modo atualmente contemplado ou modos de execução da presente invenção. Esta descrição é feita para fins de ilustração de um exemplo dos princípios gerais da presente invenção, e não deve ser interpretada como limitante da presente invenção. O escopo da invenção é melhor determinado por referência às reivindicações apensas. Os números de referência como ilustrado nos desenhos esquemáticos são iguais aos referidos no relatório descritivo. Para fins deste pedido, os vários exemplos ilustrados nas figuras utilizam cada qual, um mesmo número de referência, para componentes semelhantes. As estruturas exemplares podem empregar componentes semelhantes com variações no local ou quantidade, originando assim, construções alternativas de acordo com a presente invenção.

REIVINDICAÇÕES

Claims (10)

1. Pneumático, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: uma carcaça reforçada por uma lona de carcaça que se prolonga de um primeiro talão para um segundo talão; e um único reforço disposto radialmente para fora da lona de carcaça numa parte da coroa do pneumático, compreendendo o único reforço tiras tecidas reforçadas com fios de aço, as tiras tendo uma largura constante de 3,0 mm a 30,0 mm.

2. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do fio de aço ter uma construção de aço de alta resistência de 2 x 0,295.

3. Pneumático de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do fio de aço ter uma construção de aço ultra resistente de 2+2 x 0,22.

4. Pneumático de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fio de aço ser de construção idêntica.

5. Pneumático de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do reforço compreender ainda fibra de carbono.

6. Pneumático de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do reforço compreender ainda poliéster.

7. Pneumático de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato do reforço compreender ainda poliamida.

8. Pneumático de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do reforço compreender ainda aramida.

9. Pneumático de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do reforço compreender ainda poliéster fundido.

10. Método para projeto de um pneumático CARACTERIZADO pelo fato de compreender: substituir uma primeira cinta, uma segunda cinta, e uma sobreposição com um único reforço tecido, o único reforço tecido compreendendo tiras reforçadas por fios, cada tira tendo uma largura constante de 3,0 mm a 30,0 mm;