IT201800004507A1 - Pneumatico per veicoli stradali - Google Patents

Description

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“PNEUMATICO PER VEICOLI STRADALI”

La presente invenzione è relativa ad uno pneumatico per veicoli stradali.

In particolare, la presente invenzione è relativa ad uno pneumatico radiale per veicoli stradali, comprendente un battistrada costituito da una porzione esterna realizzata con una mescola con perdita di isteresi relativamente alta, e una porzione interna realizzata con una mescola con perdita di isteresi relativamente bassa e presentante un interfaccia di connessione con la porzione esterna avente una particolare geometria.

Nel campo degli pneumatici per veicoli stradali, è noto che una bassa resistenza al rotolamento ed una buona resistenza all’usura da una parte e buone tenuta di strada e capacità di frenata sull’asciutto o sul bagnato dall’altra sono caratteristiche difficilmente ottenibili in uno stesso pneumatico. Infatti, mentre per conferire ad uno pneumatico una buona resistenza al rotolamento ed una buona resistenza all’usura vengono utilizzati battistrada realizzati con mescole a bassa perdita di isteresi, per conferire ad uno pneumatico buone tenuta di strada e capacità di frenata si rendono necessari battistrada con mescole a perdita di isteresi relativamente più elevate.

Di conseguenza, una mescola battistrada ottimale per esaltare simultaneamente tutte le risposte dinamiche del battistrada di uno pneumatico dovrebbe presentare caratteristiche di isteresi fra loro opposte, almeno oltre certi limiti di prestazioni richieste.

In EP-0 864 446 e EP-0 864 447 vengono descritti degli pneumatici del tipo precedentemente definito provvisti di battistrada realizzati utilizzando due mescole, di cui una a bassa perdita di isteresi e l’altra ad elevata perdita di isteresi, per formare due o più strisce anulari assialmente adiacenti di battistrada. In ciascuna coppia di strisce assialmente contigue, una è realizzata utilizzando una delle due mescole e l’altra è realizzata utilizzando l’altra delle due mescole.

I battistrada multimescola noti ottenuti distribuendo assialmente le varie strisce in funzione delle caratteristiche dinamiche da esaltare, nonostante siano in grado di garantire le prestazioni richieste durante un loro primo utilizzo, tuttavia sono soggetti a un’usura non uniforme, con la conseguenza che, dopo un breve periodo, il compromesso così difficoltosamente raggiunto si perde.

Una ulteriore soluzione che è stata adottata riguarda la realizzazione di un battistrada composto da uno strato esterno realizzato con una mescola con perdita di isteresi relativamente elevata, ed uno strato interno realizzato con una mescola con perdita di isteresi relativamente bassa. I due strati sono tra loro radialmente adiacenti e presentano una superficie di interfaccia di connessione sostanzialmente piana, ossia tale da evitare qualsiasi compenetrazione di uno strato nell’altro.

Nonostante una tale soluzione abbia fornito evidenti miglioramenti in termini di resistenza al rotolamento senza provocare peggioramenti nelle prestazioni di frenata, tuttavia era sentita l’esigenza di realizzare pneumatici che comportasse anche degli evidenti miglioramenti in termini di frenata. Infatti, tale soluzione consente di migliorare il bilancio delle prestazioni richieste ma in maniera comunque limitata, in quanto le prestazioni totali risultano un compromesso dato dall'apporto dei due componenti.

Gli inventori della presente invenzione hanno trovato che realizzando una particolare superficie di connessione tra i due strati con differente perdita di isteresi è possibile ottenere dei sorprendenti vantaggi in termini di frenata, mantenendo inalterati i vantaggi ottenuti in termini di resistenza al rotolamento.

Oggetto della presente invenzione è uno pneumatico per veicoli stradali comprendente una porzione di battistrada comprendente uno strato esterno realizzato con una mescola A avente un modulo dinamico a 30°C compreso tra 5 e 10 MPa e un tand a 60°C compreso tra 0,400 e 0,100, e uno strato interno realizzato con una mescola B avente un modulo dinamico a 30°C inferiore a quello di detta mescola A di un valore compreso tra 0,5 10 MPa e un tand a 60°C inferiore a quello di detta mescola A di un valore compreso tra 0,01 e 0,20; detto strato esterno e detto strato interno essendo tra loro a contatto mediante una superficie di connessione; detto pneumatico essendo caratterizzato dal fatto che la detta superficie di connessione ha una conformazione ondulata tale da realizzare una pluralità alternata di porzioni longitudinali compenetranti; ognuna di dette porzioni compenetranti estendendosi parallelamente ad un asse di rotazione X dello pneumatico.

Le proprietà dinamiche sono state misurate in accordo con la norma ISO 4664. Come è noto ad un tecnico del ramo, i valori di tanδ a 60°C sono strettamente correlati alla proprietà di resistenza al rotolamento: minore è il valore di tanδ a 60°C, migliore risulta la resistenza al rotolamento.

Qui e nel seguito per porzione compenetrante si intende una porzione di uno dei due strati (interno o esterno) del battistrada che si trova affiancata assialmente da due porzioni dell’altro strato del battistrada (esterno o interno).

Preferibilmente, la detta superficie di connessione realizza un continuo regolare di porzioni compenetranti tutte di uguali dimensioni e tra loro parallele. In questo modo, la detta porzione di battistrada comprende una porzione esterna realizzata di sola mescola A, una porzione centrale realizzata dall’alternarsi di porzioni compenetranti, e una porzione interna realizzata di sola mescola B.

Preferibilmente, il rapporto tra lo spessore di detta porzione esterna e lo spessore di detta porzione interna è compreso tra 0,1 e 0,9.

Preferibilmente, il rapporto tra la detta porzione centrale e lo spessore complessivo della porzione di battistrada è compreso tra 0,2 e 0,8.

L’invenzione verrà ora descritta con riferimento alla figura annessa, che illustra mediante un ingrandimento in sezione una porzione di una preferita forma di attuazione dello pneumatico secondo la presente invenzione.

Con riferimento alla figura, con 1 è indicato uno pneumatico radiale comprendente una carcassa 2 radiale interna ed un battistrada 3 esterno fra loro separate da una cintura 4 di battistrada definita da un pacco di tele 5 di battistrada fra loro sovrapposte.

Nell’esempio illustrato, il battistrada 3 comprende una fascia 6 di battistrada ed un cuscino 6a fra loro sovrapposti. La fascia 6 di battistrada comprende uno strato interno 7 ed uno strato esterno 8.

Lo strato interno 7 è realizzato con una mescola B con perdita di isteresi relativamente bassa, mentre lo strato esterno 8 è realizzato con una mescola A con perdita di isteresi relativamente alta.

Lo strato interno 7 e lo strato esterno 8 sono tra loro a contatto mediante una superficie di connessione 9. La superficie di connessione 9 ha una conformazione ondulata tale da realizzare un alternarsi di porzioni longitudinali compenetranti 10 tra i due strati 7 e 8. Le porzioni compenetranti 10 si estendono parallelamente ad un asse X di rotazione dello pneumatico.

Secondo la preferita forma di realizzazione illustrata in figura le porzioni compenetranti 10 sono tra loro parallele e hanno tutte una medesima altezza h.

In questo modo, la fascia di battistrada 6 comprende una porzione esterna di altezza S realizzata di sola mescola A, una porzione centrale di altezza h realizzata dall’alternarsi di porzioni compenetranti 10, e una porzione interna di altezza Y realizzata di sola mescola B. Allo scopo di verificare i vantaggi derivanti dalla soluzione della presente invenzione, sono stati realizzati cinque provini aventi tutti il medesimo spessore pari a 8 mm. I cinque provini realizzati come sotto descritto sono stati sottoposti a valutazioni in termini di frenata e di resistenza al rotolamento.

Un primo provino (I) è stato realizzato interamente con la mescola A, un secondo provino (II) è stato realizzato interamente con la mescola B, un terzo provino (III) è stato realizzato con uno strato di 6 mm di mescola B e uno strato di 2 mm di mescola A e un quarto provino (IV) è stato realizzato con uno strato di 7 mm di mescola B e uno strato di 1 mm di mescola A. Il quinto provino (V), che rappresenta la soluzione dell’invenzione, comprende due strati realizzati rispettivamente con le mescole A e B, e i quali realizzano nell’interfaccia una pluralità di porzioni di compenetrazione relativa. In particolare, la superficie di connessione tra gli strati ha una conformazione ondulata tale da realizzare le porzioni di compenetrazione longitudinali. Le porzioni di compenetrazione hanno una altezza pari a 2 mm. In questo modo il quinto provino sarà costituito da una porzione di 5 mm piena di mescola B, da una porzione di 1 mm piena di mescola A e da una porzione intermedia di 2 mm, in cui le mescole A e B si compenetrano in maniera alternata.

In sostanza, mentre nel terzo (III) e quarto (IV) provino i due strati realizzati rispettivamente con le mescole A e B hanno una superficie di connessione piana, nel quinto provino (V) i due strati realizzati rispettivamente con le mescole A e B hanno una superficie di connessione ondulata tale da realizzare una pluralità di porzioni longitudinali compenetranti alternate, tale che il volume totale dei due componenti sia uguale in rapporto a quello del provino III.

In Tabella I sono riportate le composizioni delle mescole A e B usate nei provini.

TABELLA I

E-SBR è una base polimerica ottenuta mediante un processo di polimerizzazione in emulsione con un peso molecolare medio compreso rispettivamente tra 800-1500x10<3 >e tra 500-900x10<3>, con un contenuto di stirene compreso tra 20 e il 45% ed utilizzato con un contenuto di olio compreso tra 0 e 30%.

S-SBR è una base polimerica ottenuta mediante un processo di polimerizzazione in soluzione con un peso molecolare medio compreso rispettivamente tra 800-1500x10<3 >e tra 500-900x10<3>, con un contenuto di stirene compreso tra 20 al 45%.

La silice utilizzata è commercializzata con il nome ULTRASIL VN3 dalla società DEGUSSA.

Il nero di carbonio utilizzato è commercializzato con il nome Vulcan 7H (N234) dalla società CABOT.

Il silano utilizzato è commercializzato con il nome SI 69 dalla società DEGUSSA.

TBBS è la sigla del composto N-terz-butil-2-benzotiazilsulfenammide; MBTS è la sigla del composto mercapto benzotiazol-disolfuro; DPG è la sigla del composto difenil-guanidina; 6PPD è la sigla di N-1,3-dimetilbutil-N’-fenil-parafenilendiammina.

Le mescole A e B sopra descritte hanno un modulo dinamico a 30°C rispettivamente di 10 e 8 MPa e un tand a 60°C rispettivamente di 0,200 e 0,170.

I cinque provini di cui sopra sono stati sottoposti a test secondo la norma ISO 4664 per poter valutare proprietà dinamiche.

Le prestazioni di frenata sono state valutate confrontando il coefficiente di attrito delle mescole, ottenuto con un misuratore di attrito lineare alla velocità di 500 mm/s, alla temperatura di 5°C in condizioni di bagnato. I risultati sono stati ottenuti confrontando i rispettivi coefficienti di attrito: maggiore è l'indice e più alto è il coefficiente di attrito e, quindi, la tenuta su bagnato.

In particolare, le prestazioni in termini di resistenza al rotolamento sono state correlate ai valori di Tanδ a 60°C.

In Tabella II sono riportati i valori di frenata e di resistenza al rotolamento indicizzati ai valori del primo provino (I).

TABELLA II

Da come risulta evidente dai dati di Tabella II come la conformazione della superficie di contatto dei due strati nel provino V conferisca un evidente miglioramento in termini di frenata rispetto ai provini III e IV. I provini III e IV, nonostante comprendano la combinazione dei due strati a differente perdita di isteresi, tuttavia non riescono a raggiungere i vantaggi in termini di frenata raggiunti dalla soluzione della presente invenzione (provino V).

In altre parole, la presente invenzione, partendo da una conformazione di battistrada nota, comprendente uno strato interno realizzato con una mescola con perdita di isteresi relativamente bassa e uno strato esterno realizzato con una mescola con perdita di isteresi relativamente elevata, riesce, grazie alla presenza delle porzioni compenetranti dei due strati, ad amplificare notevolmente le prestazioni in termini di frenata mantenendo, al tempo stesso, i vantaggi ottenuti in termini di resistenza al rotolamento.

Claims (4)

1. Pneumatico (1) per veicoli stradali comprendente una porzione di battistrada (6) comprendente uno strato esterno (8) realizzato con una mescola A avente un modulo dinamico a 30°C compreso tra 5 e 15 MPa e un tand a 60°C compreso tra 0,400 e 0,100, e uno strato interno realizzato con una mescola B avente un modulo dinamico a 30°C inferiore a quello di detta mescola A di un valore compreso tra 0,5 e 10 MPa e un tand a 60°C inferiore a quello di detta mescola A di un valore compreso tra 0,01 e 0,20; detto strato esterno (8) e detto strato interno (7) essendo tra loro a contatto mediante una superficie di connessione (9); detto pneumatico essendo caratterizzato dal fatto che la detta superficie di connessione (9) ha una conformazione ondulata tale da realizzare una pluralità alternata di porzioni longitudinali compenetranti (10); ognuna di dette porzioni compenetranti (10) estendendosi parallelamente ad un asse di rotazione X dello pneumatico.

2. Pneumatico per veicoli stradali secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta superficie di connessione (9) realizza un continuo regolare di porzioni compenetranti (10) di uguali dimensioni e tra loro parallele; detta porzione di battistrada (6) comprendendo una porzione esterna realizzata di sola mescola A, una porzione centrale realizzata dall’alternarsi di porzioni compenetranti (10), e una porzione interna realizzata di sola mescola B.

3. Pneumatico per veicoli stradali secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il rapporto tra lo spessore di detta porzione esterna e lo spessore di detta porzione interna è compreso tra 0,1 e 0,9.

4. Pneumatico per veicoli stradali secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il rapporto tra la detta porzione centrale e lo spessore complessivo della porzione di battistrada è compreso tra 0,2 e 0,8.