BR102016028734A2

BR102016028734A2 - Tire with structural support

Info

Publication number: BR102016028734A2
Application number: BR102016028734-0A
Authority: BR
Inventors: Alfred Benzing Ii James; Ray Downing Daniel; Carmine Lettieri Joseph
Original assignee: The Goodyear Tire & Rubber Company
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2017-09-19
Also published as: US9849721B2; US20170166002A1; KR20170069162A; JP2017105448A; US20180050561A1; CN107009822A

Abstract

resumo ?pneu com suporte estrutural? trata-se de um pneu com suporte estrutural que inclui uma parte de banda de rodagem anular de contato com o solo, uma estrutura de arco anular para suportar uma carga sobre o pneu, um meio para fixação a um aro do veículo, e uma estrutura de lona fixa a um primeiro limite axial e estendendo-se radialmente para fora e entre a estrutura de arco e a parte de banda de rodagem e adicionalmente estendendo-se radialmente para dentro a partir do ponto entre a estrutura de arco e a parte de banda de rodagem até um segundo limite axial. a estrutura de lona é fixa tanto ao primeiro limite axial quanto ao segundo limite axial. a parte de banda de rodagem é fixa a uma superfície radialmente externa da estrutura de lona. a estrutura de arco é fixa a uma superfície radialmente interna da estrutura de lona.

Description

“CONJUNTO DE PNEU E ARO COM SUPORTE ESTRUTURAL, PNEU COM SUPORTE ESTRUTURAL E MÉTODO PARA SUPORTAR NÃO-PNEUMATICAMENTE UMA CARGA” Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se, de modo geral, a pneus e toas para veículos, e mais particularmente, a conjuntos pneu/roda não-pneumáticos.

Antecedentes da Invenção [002] O pneu pneumático tem sido a solução de escolha para mobilidade veicular há mais de um século. Os pneus pneumáticos modernos de carcaça radial e cintados são produtos importantes que oferecem um meio eficaz para se suportar cargas aplicadas ao mesmo tempo em que permitem acomodação vertical e lateral razoável. O pneu pneumático obtém seus atributos mecânicos em grande medida devido à ação da pressão de ar interna na cavidade do pneu. A reação à pressão de inflação corrige a rigidez transmitida aos componentes de cinta e carcaça. A pressão de inflação é então um dos parâmetros de projeto mais importantes para um pneu pneumático.

[003] É necessária a manutenção satisfatória da pressão para obter o melhor desempenho de um pneu pneumático. A pressão de inflação inferior à especificada pode resultar em uma perda de economia de combustível. É de suma importância que um pneu pneumático convencional seja capaz de uso bastante limitado após uma perda total da pressão de inflação. Muitas construções de pneumáticos forem propostas para mobilidade continuada de um veículo após a perda total da pressão de ar do pneu. As soluções de pneu com tecnologia “runflat” (anda mesmo vazio) comercialmente disponíveis são pneus pneumáticos com reforços de costado ou enchimentos adicionados para permitir que os costados atuem sob compressão como membros de suporte de carga durante a operação desinflada. Este reforço adicionado geralmente resulta nas desvantagens de maior massa do pneu e menor conforto de direção. Outras tentativas de oferecer capacidade “runflaf utilizam essencialmente faixas de reforço anular na parte de coroa do pneu. Nessas soluções, a rigidez da parte de banda de rodagem resulta parcialmente das propriedades intrínsecas da faixa de reforço anular e parcialmente da reação à pressão de inflação. Ainda outras soluções recorrem a estruturas de suporte internas secundárias conectadas à roda. Esses suportes adicionam massa ao conjunto montado e aumentam a dificuldade de montagem ou podem exigir o uso de aros de múltiplas peças. Todas essas abordagens são híbridos de uma estrutura de pneu geralmente pneumática e sofrem das escolhas de design que não são ideais para nenhum dos estados inflado ou desinflado. Além disso, essas soluções “runflat” exigem o uso de algum meio para monitorar a pressão de inflação do pneu e informar o operador do veículo se a pressão de inflação estiver fora dos limites recomendados.

[004] Um pneu projetado para operar sem pressão de inflação pode eliminar muitos dos problemas e decisões de design associados a um pneu pneumático. Não é necessário manutenção de pressão nem o monitoramento de pressão. Até a presente data, os pneus com suporte estrutural, tais como pneus sólidos ou outras estruturas elastoméricas, não ofereceram os níveis de desempenho exigidos por um pneu pneumático convencional. Uma solução de pneu com suporte estrutural que oferecesse desempenho similar ao de um pneu pneumático seria um aprimoramento muito desejado.

Sumário da Invenção [005] Um pneu com suporte estrutural de acordo com a presente invenção inclui uma parte de banda de rodagem anular de contato com o solo, uma estrutura de arco anular para suportar uma carga sobre o pneu, um meio para fixação a um aro do veículo, e uma estrutura de lona fixa a um primeiro limite axial e estendendo-se radialmente para fora e entre a estrutura de arco e a parte de banda de rodagem e adicionalmente estendendo-se radialmente para dentro a partir do ponto entre a estrutura de arco e a parte de banda de rodagem até um segundo limite axial. A estrutura de lona é fixa tanto ao primeiro limite axial quanto ao segundo limite axial. A parte de banda de rodagem é fixa a uma superfície radialmente externa da estrutura de lona. A estrutura de arco é fixa a uma superfície radialmente interna da estrutura de lona.

[006] De acordo com outro aspecto do pneu, os raios internos da estrutura de lona são afixados ao aro do veículo através de dois grampos mecânicos, cada um capturando uma parte da estrutura de lona.

[007] De acordo com ainda outro aspecto do pneu, os raios internos da estrutura de lona são afixados ao aro do veículo através de grampos mecânicos e uma força de fixação é reforçada pela adição de anéis em torno dos quais a estrutura de lona é dobrada.

[008] De acordo com ainda outro aspecto do pneu, uma distância axial entre o primeiro limite axial e o segundo limite axial é diminuída por um mecanismo de ajuste de modo que a distância axial seja menor do que uma largura axial da parte de banda de rodagem.

[009] De acordo com ainda outro aspecto do pneu, a estrutura de arco é composta de múltiplas camadas que permitem deformação cisalhante entre as múltiplas camadas.

[010] De acordo com ainda outro aspecto do pneu, a estrutura de arco compreende uma primeira camada de cordonéis de reforço estendendo-se em um ângulo entre -5oa +5°em relação à direção circunferencial do pneu.

[011] De acordo com ainda outro aspecto do pneu, a estrutura de arco compreende uma segunda camada de cordonéis de reforço em aço estendendo-se em um ângulo entre -5oa +5°em relação à direção circunferencial do pneu.

[012] De acordo com ainda outro aspecto do pneu, a estrutura de arco compreende uma terceira camada de construção elástica para absorver a deformação cisalhante entre a primeira camada e a segunda camada.

[013] De acordo com ainda outro aspecto do pneu, a terceira camada consiste de um material polimérico homogêneo.

[014] Um conjunto de aro e pneu com suporte estrutural de acordo com a presente invenção inclui uma parte de banda de rodagem anular de contato com o solo, uma estrutura de arco anular para suportar uma carga em um pneu, um meio para conexão com um aro de veículo, e uma estrutura de lona fixa a um primeiro limite axial do aro do veículo e estendendo-se radialmente para fora até adjacente à estrutura de arco e estendendo-se ainda mais radialmente para dentro a partir da posição adjacente à estrutura de arco até um segundo limite axial do aro do veículo, a estrutura de lona sendo fixa tanto ao primeiro limite axial do aro do veículo quanto ao segundo limite axial do aro do veículo, a parte de banda de rodagem sendo fixa próximo à estrutura de arco.

[015] De acordo com outro aspecto do conjunto, a estrutura de lona inclui uma folha de material estendendo-se entre o aro do veículo e uma posição adjacente à estrutura de arco.

[016] De acordo com ainda outro aspecto do conjunto, a estrutura de lona consiste de uma única folha de material estendendo-se repetidamente entre o aro do veículo e as posições adjacentes à estrutura de arco.

[017] De acordo com ainda outro aspecto do conjunto, a estrutura de arco define uma banda de cisalhamento tendo uma primeira camada, uma segunda camada e uma terceira camada. A primeira e segunda camadas possuem cordonéis de reforço estendendo-se em um ângulo entre -5o a +5° em relação à direção circunferencial do pneu.

[018] De acordo com ainda outro aspecto do conjunto, a terceira camada tem uma construção elástica para absorver a deformação cisalhante entre a primeira camada e a segunda camada.

[019] Outro pneu com suporte estrutural de acordo com a presente invenção inclui uma parte de banda de rodagem anular de contato com o solo, uma estrutura de arco anular para suportar uma carga em um pneu, um meio para conexão com um aro de veículo, uma estrutura de lona fixa a um primeiro limite axial e estendendo-se radialmente para fora até adjacente à estrutura de arco e estendendo-se ainda mais radialmente para dentro a partir da posição adjacente à estrutura de arco até um segundo limite axial, a estrutura de lona sendo fixa tanto ao primeiro limite axial quanto ao segundo limite axial, e um mecanismo de ajuste para variar uma distância axial entre o primeiro limite axial e o segundo limite axial, a parte de banda de rodagem sendo fixa próximo à estrutura de arco.

[020] De acordo com outro aspecto do outro pneu, o mecanismo de ajuste inclui um parafuso roscado e pelo menos duas porcas que se engatam por rosqueamento ao parafuso roscado.

[021] Um método de acordo com a presente invenção suporta uma carga de maneira não-pneumática. O método inclui as etapas de: fixar uma estrutura de lona única a um aro do veículo; fixar a estrutura de lona única ao aro o veículo; estender a estrutura de lona única a partir do aro do veículo até uma superfície radialmente externa de uma estrutura de arco; adicionalmente estender a estrutura de lona única a partir da superfície radialmente externa da estrutura de arco até o aro do veículo; fixar a estrutura de lona única ao aro do veículo; e suportar a carga por uma resistência compressiva de arco da estrutura de arco e uma resistência à tensão de parte da estrutura de lona.

[022] De acordo com outro aspecto do método, uma etapa adicional inclui estirar a estrutura de lona para cima sobre a estrutura de arco.

[023] De acordo com ainda outro aspecto do método, uma etapa adicional inclui diminuir uma distância axial entre uma primeira parte do aro do veículo e uma segunda parte do aro do veículo de modo que a distância axial seja menor do que uma largura axial da parte de banda de rodagem.

[024] De acordo com ainda outro aspecto do método, uma etapa adicional inclui afixar a estrutura de lona a uma superfície radialmente externa da estrutura de arco.

[025] De acordo com ainda outro aspecto do método, uma etapa adicional inclui afixar uma parte de banda de rodagem a uma superfície radialmente externa da estrutura de lona.

Breve Descrição dos Desenhos [026] A presente invenção será melhor compreendida mediante referência à descrição seguinte e aos desenhos anexos, nos quais: [027] A FIG. 1 é uma vista em seção transversal esquemática de um conjunto pneu/roda de acordo com a presente invenção;

[028] A FIG. 2 é uma vista em elevação esquemática tomada ao longo da linha “2-2” na FIG. 2, com uma lona de folha de uma camada;

[029] A FIG. 3 é uma vista em seção transversal esquemática de outro conjunto pneu/roda de acordo com a presente invenção;

[030] A FIG. 4 é uma vista em elevação esquemática tomada ao longo da linha “2-2” na FIG. 3, com uma lona de folha de duas camadas; e [031] A FIG. 5 mostra a rigidez ao cisalhamento da banda de cisalhamento GA.

Definições [032] Os termos a seguir são definidos como se segue para a presente descrição.

[033] “Plano Equatorial” refere-se a um plano perpendicular ao eixo de rotação do pneu passando através da linha central do pneu.

[034] “Plano Meridiano” refere-se a um plano paralelo ao eixo de rotação do pneu e estendendo-se radialmente para fora a partir do dito eixo.

[035] “Rigidez ao Cisalhamento” da banda de cisalhamento GA. A rigidez ao cisalhamento GA pode ser determinada medindo-se a deflexão ΔΧ em uma banda de cisalhamento de comprimento L a partir de uma força F como ilustrado na figura 5 e na equação seguinte: GA=F*L/AX.

[036] “Rigidez à Flexão” da banda de cisalhamento El. A rigidez à flexão El pode ser determinada a partir da mecânica de vigas usando o teste de flexão em três pontos. El pode representar uma viga repousando sobre dois suportes rolantes e sujeita a uma carga concentrada aplicada no centro da viga. A rigidez à flexão El pode ser determinada a partir da seguinte equação: El = PL3/48* ΔΧ, onde P é a carga, L é o comprimento da viga, e ΔΧ é a deflexão.

[037] “Rigidez Extensional” da banda de cisalhamento EA. A rigidez extensional EA pode ser determinada mediante a aplicação de uma força de tensão na direção circunferencial da banda de cisalhamento e medindo-se a alteração no comprimento.

[038] “Flisterese” refere-se à tangente de perda dinâmica medida sob deformação cisalhante dinâmica de 10% e à 25°C.

Descrição Detalhada do Exemplo da Presente Invenção [039] Os pneus com suporte estrutural convencionais podem suportar uma carga sem o suporte da pressão de inflação de gás. Tal pneu pode ter uma parte de banda de rodagem de contato com o solo, partes de costado estendendo-se radialmente para dentro a partir da banda de rodagem e partes de talão na extremidade das partes de costado. As partes de talão podem ancorar o pneu à roda de um veículo. A parte de banda de rodagem, as partes de costado e as partes de talão podem definir um espaço oco, anular. Como alternativa, a parte de talão e a parte de banda de rodagem podem ser conectadas na direção radial por uma rede de conexão convencional, que pode consistir de uma série de geometrias diferentes.

Essas geometrias podem incluir uma pluralidade de raios radiais ou uma rede de polígonos, tais como hexágonos.

[040] Um pneu com suporte estrutural convencional pode ter uma rede de conexão ou parte de costado afixada ao mesmo. Tal rede de conexão ou estrutura de costado não se estende radialmente para além de um lado radialmente interno da primeira membrana. Esta conexão pode ser obtida por meio de uma união adesiva. Uma vez que a primeira e segunda membranas e a camada de cisalhamento intermediária deste pneu juntas possuem rigidez de compressão de arco significativa, a interface entre a rede de conexão ou parte de costado e o lado radialmente para dentro da primeira membrana será necessariamente exposta a tensões cisalhante significativa que tendem a degradar ou danificar a união adesiva na interface à medida que o pneu é girado sob carga (por exemplo, um grande número de ciclos de carga etc.).

[041] De acordo com a presente invenção, entretanto, a rede de conexão ou parte de cotado ou estrutura de lona pode se estender radialmente para fora da estrutura de arco. Como alternativa, a rede de conexão ou parte de costado ou estrutura de lona pode se estender radialmente entre a primeira e segunda membranas, ou entre a segunda e terceira membranas, da estrutura de arco. Tal construção pode ser mantida junta por uma etapa de cura, coesão e/ou adesão. Devido ao posicionamento da rede de conexão ou parte de costado ou estrutura de lona radialmente dentro da estrutura de arco, as interface das camadas podem não vantajosamente eliminar e/ou atenuar em grande medida tensões cisalhantes prejudiciais sofridas pelo pneu convencional.

[042] A rede de conexão ou parte de costado ou estrutura de lona pode ser reforçada por cordonéis essencialmente inextensíveis orientados na ou próximo à direção radial. As características de força/alongamento das partes de costado podem ser tais que as forças de tensão produzem alongamento mínimo da rede de conexão ou parte de costado ou estrutura de lona, tal como um aumento de tensão em uma corda pode produzir alongamento mínimo da corda. Por exemplo, a rede de conexão ou parte de costado ou estrutura de lona pode ter uma alta rigidez em tensão, mas baixíssima rigidez em compressão.

[043] A rede de conexão ou parte de costado ou estrutura de lona pode ser essencialmente inextensível em tensão e essencialmente sem resistência à compressão e/ou encurvamento. Sob esta condição, uma carga aplicada externamente pode ser suportada substancialmente por forças de tensão verticais na rede de conexão ou parte de costado ou estrutura de lona na região acima do eixo sem forças de tensão verticais na região abaixo do eixo. A rigidez vertical pode estar relacionada à capacidade do pneu em resistir à deflexão vertical quando sob carga. Um pneu ou conjunto de acordo com a presente invenção não requer suporte pneumático, e, portanto, nenhuma manutenção de pressão de ar ou perda de desempenho devido à perda súbita de pressão.

[044] Como mostram as Figs. 1 e 2, um pneu com suporte estrutural 10 de acordo com a presente invenção pode incluir uma parte de banda de rodagem anular de contato com o solo 20, uma estrutura de arco 30 para suportar uma carga no pneu, e uma estrutura de lona 60 fixa a um primeiro limite axial de um raio externo de um aro 1 e estendendo-se radialmente para fora e entre a estrutura de arco e a parte de banda de rodagem e adicionalmente estendendo-se radialmente para dentro a partir do ponto entre a estrutura de arco e a parte de banda de rodagem até um segundo limite axial do raio externo do aro. A parte de banda de rodagem 20 pode ser fixa a uma superfície radialmente externa 62 da estrutura de lona 60. A estrutura de arco 30 pode ser fixa a uma superfície radialmente interna 64 da estrutura de lona 60. A conexão da estrutura de lona 60 ao aro 1 pode ser realizada de diversas maneiras. Por exemplo, o aro do veículo 1 pode ter um primeiro grampo 3 e um segundo grampo 5. O primeiro grampo 3 pode comprimir e fixar uma primeira parte 65 da estrutura de lona 60. O segundo grampo 5 pode comprimir e fixar uma segunda parte 66 da estrutura de lona 60.

[045] Como alternativa, o primeiro grampo 3 pode comprimir e fixar tanto a primeira parte 65 da estrutura de lona 60 quanto um primeiro anel (não ilustrado), eliminando assim a necessidade de que um primeiro anel seja inextensível (por exemplo, como as estruturas de talão convencionais). O segundo grampo 5 pode comprimir e fixar tanto a segunda parte 66 da estrutura de lona 60 quanto um segundo anel (não ilustrado), eliminando assim a necessidade de que o segundo anel seja inextensível (por exemplo, como as estruturas de talão convencionais). Se utilizados, portanto, o primeiro e segundo anéis que não são de suporte de carga podem ser um material de baixo custo, tal como um anel em “O” polimérico de custo baixíssimo. Além disso, adesivos e dispositivos de fixação mecânicos 4, 6 (por exemplo, parafusos, etc.) também podem ser usados para comprimir/fixar e/ou suplementar a fixação da primeira e segunda partes 65, 66 da estrutura de lona.

[046] Como ilustrado na Fig. 2, a estrutura de lona 60 pode ser definida por uma folha de material reforçado estendendo-se a partir do primeiro grampo 3 radialmente para fora e ao redor da estrutura de arco 30 e até o segundo grampo 5. Como descrito abaixo, a folha pode ser um material de lona em camadas e reforçado capaz de suportar uma grande carga de tensão e baixíssima carga de compressão.

[047] Como mostram as Figs. 3 e 4, outro pneu com suporte estrutural 110 de acordo com a presente invenção pode incluir uma parte de banda de rodagem anular de contato com o solo 120, uma estrutura de arco 130 para suportar uma carga no pneu, e uma estrutura de lona 160 fixa a um primeiro limite axial de um raio externo do aro 1 e estendendo-se radialmente para fora e entre a estrutura de arco e a parte de banda de rodagem e adicionalmente estendendo-se radialmente para dentro a partir do ponto entre a estrutura de arco e a parte de banda de rodagem até um segundo limite axial de um raio externo do aro. A parte de banda de rodagem 120 pode ser fixa a uma superfície radialmente externa 162 da estrutura de lona 160. A estrutura de arco 130 pode ser fixa a uma superfície radialmente interna 164 da estrutura de lona 160. A conexão da estrutura de lona 160 ao aro 1 pode ser realizada de diversas maneiras. Por exemplo, o aro do veículo 1 pode ter um primeiro grampo 103 e um segundo grampo 105. O primeiro grampo 103 pode comprimir e fixar uma primeira parte 165 da estrutura de lona 160. O segundo grampo 105 pode comprimir e fixar uma segunda parte 166 da estrutura de lona 160.

[048] Como alternativa, o primeiro grampo 103 pode comprimir e fixar tanto a primeira parte 165 da estrutura de lona 160 quanto um primeiro anel (não ilustrado), eliminando assim a necessidade de que um primeiro anel seja inextensível (por exemplo, como as estruturas de talão convencionais). O segundo grampo 105 pode comprimir e fixar tanto a segunda parte 166 da estrutura de lona 160 quanto um segundo anel (não ilustrado), eliminando assim a necessidade de que o segundo anel seja inextensível (por exemplo, como as estruturas de talão convencionais). Se utilizados, portanto, o primeiro e segundo anéis podem ser um material de baixo custo, tal como um anel em “O” polimérico de custo baixíssimo. Além disso, adesivos e dispositivos de fixação mecânicos 104, 106 (por exemplo, parafusos, etc.) também podem ser usados para comprimir/fixar e/ou suplementar a fixação da primeira e segunda partes 165,166 da estrutura de lona 160.

[049] Como mostra a Fig. 4, a estrutura de lona 160 pode ser definida por uma folha de material reforçada. Uma folha 60 ilustrativa pode se estender a partir de uma primeira extremidade 172 da folha até o primeiro grampo 103. A folha 60 ilustrativa pode então ser dobrada novamente sobre si mesma e estendida radialmente para fora e ao redor da estrutura de arco 130 e até o segundo grampo 105. A folha 60 ilustrativa pode então ser dobrada novamente sobre si mesma e estendida radialmente para fora para além da estrutura de arco 130 e até uma segunda extremidade 174 da folha 60 ilustrativa. Como ilustrado na Fig. 3, uma lacuna 176 pode ser definida pelas extremidades 172, 174 da folha 60. Como descrito abaixo, a folha 60 pode ser um material de lona em camadas e reforçado capaz de suportar uma grande carga de tensão e baixíssima carga de compressão.

[050] Como descrito acima, o pneu 10 ou 110 pode incluir a estrutura de arco, ou banda de cisalhamento 30 ou 130 e a estrutura de lona 60 ou 160. A estrutura de lona 60 ou 160 pode ser construída em um diâmetro de talão convencional e então estirada para cima sobre a banda de cisalhamento 30 ou 130. O caminho da estrutura de lona 60 ou 160 pode se estender radialmente para dentro a partir da parte radialmente mais externa da banda de cisalhamento 30 ou 130. Isto pode permitir o reforço dos cordonéis de lona para conferir resistência lateral à banda de cisalhamento 30 ou 130 ao mesmo tempo em que também se preenche parte de qualquer lacuna entre a parte radialmente externa da estrutura de lona 60 ou 160 e uma parte radialmente interna da banda de cisalhamento. Um ângulo Θ pode ser variado para ajustar a tensão na estrutura de lona 60 ou 160 e também ajustar e/ou ajustar delicadamente a rigidez lateral do pneu 10 ou 110 em geral. O ângulo Θ pode ser de zero grau ou até mesmo negativo, se desejado (não ilustrado). Assim, o ângulo Θ proporciona um parâmetro de ajuste importante ausente em qualquer um dos pneus pneumáticos ou não-pneumáticos convencionais com suporte estrutural.

[051] Um método de acordo com a presente invenção pode suportar uma carga de maneira não-pneumática. O método pode incluir as etapas de: fixar uma estrutura de lona única 60, 160 a um aro do veículo 1; fixar a estrutura de lona única ao aro o veículo; estender a estrutura de lona única 60, 160 a partir do aro do veículo até uma superfície radialmente externa 62, 162 de uma estrutura de arco 30, 130; adicionalmente estender a estrutura de lona única 60, 160 a partir da superfície radialmente externa 62, 162 da estrutura de arco 30, 130 até o aro do veículo 1; fixar a estrutura de lona única 60, 160 ao aro do veículo 1; e suportar a carga por uma resistência compressiva de arco da estrutura de arco 30, 130 e uma resistência à tensão de parte da estrutura de lona 60, 160.

[052] A banda anular reforçada ou estrutura de arco 30, 130 pode ser disposta radialmente para dentro da parte de banda de rodagem 20, 120. A banda anular 30, 130 pode compreender uma camada de cisalhamento elastomérica, uma primeira membrana contendo camadas reforçadas aderidas à extensão radialmente mais interna da camada de cisalhamento elastomérica, e uma segunda membrana contendo camadas reforçadas aderidas à extensão radialmente mais externa da camada de cisalhamento elastomérica. A parte de banda de rodagem 20, 120 pode não ter sulcos ou pode ter uma pluralidade de sulcos de banda de rodagem orientados longitudinalmente formando essencialmente nervuras de banda de rodagem longitudinais entre as mesmas. As nervuras podem ser adicionalmente divididas transversal ou longitudinalmente para formar um padrão de banda de rodagem adaptado aos requisitos de uso da aplicação específica do veículo. Os sulcos de banda de rodagem podem ter qualquer profundidade consistente com o uso a que se destina o pneu.

[053] A segunda membrana pode ser desviada radialmente para dentro a partir do fundo do sulco da banda de rodagem por uma distância suficiente para proteger a estrutura da segunda membrana de cortes e pequenas penetrações da parte de banda de rodagem 20, 120. A distância de desvio pode ser aumentada ou diminuída, dependendo do uso a que se destina o pneu 10, 110. Por exemplo, um pneu de caminhão pesado pode usar uma distância de desvio de aproximadamente 5 mm a 7 mm.

[054] Cada uma das camadas da primeira e segunda membranas pode compreender cordonéis de reforço essencialmente inextensíveis incorporados em um revestimento elastomérico. Para um pneu composto de materiais elastoméricos, as membranas podem ser aderidas à camada de cisalhamento pela vulcanização dos materiais elastoméricos. As membranas podem ser aderidas à camada de cisalhamento por qualquer outro método adequado de união química ou adesiva ou fixação mecânica.

[055] Os cordonéis de reforço da primeira e segunda membranas podem ser reforços de cinta de pneu adequados, tais como monofilamentos ou cordonéis de aço, aramida e/ou outros tecidos de alto módulo de elasticidade. Por exemplo, os cordonéis de reforço podem ser cordonéis de aço de quatro fios de diâmetro de 0,28 mm (4 x 0,28). Embora os cordonéis de reforço possam variar para cada uma das membranas, pode-se empregar qualquer material adequado para as membranas que atenda aos requisitos de rigidez à tensão, rigidez à flexão e resistência ao encurvamento por compressão exigidos pela banda anular. Além disso, as estruturas de membrana podem ser um material homogêneo, uma matriz reforçada com fibras, ou uma camada contendo elementos de reforço distintos (por exemplo, fibras curtas, nanotubos, etc.).

[056] Na primeira membrana, as camadas podem ter cordonéis essencialmente paralelos orientados em um ângulo em relação ao plano equatorial do pneu e os cordonéis das respectivas camadas adjacentes podem ter uma orientação oposta. Isto é, um ângulo + α em uma camada e um ângulo - α em outra camada adjacente. De forma similar, para a segunda membrana, as camadas podem ter cordonéis essencialmente paralelos orientados nos ângulos + β e - β, respectivamente, ao plano equatorial. Os ângulos α e β podem estar no intervalo de aproximadamente -5o a aproximadamente +5°. Como alternativa, os cordonéis das camadas adjacentes em uma membrana podem não ser orientados em ângulos iguais e opostos. Por exemplo, pode ser desejável que os cordonéis das camadas adjacentes sejam assimétricos em relação ao plano equatorial do pneu. Os cordonéis de cada uma das camadas podem ser incorporados em uma camada de revestimento elastomérica tendo um módulo de cisalhamento de aproximadamente 20 MPa. O módulo de cisalhamento das camadas de revestimento pode ser maior do que o módulo de cisalhamento da camada de cisalhamento de modo que a deformação da banda anular seja primariamente pela deformação cisalhante dentro da camada de cisalhamento.

[057] À medida que a deflexão vertical do pneu aumenta, o comprimento de contato, ou pegada, pode aumentar de modo que a tensão compressiva na segunda membrana exceda sua tensão de encurvamento crítica e um encurvamento longitudinal da segunda membrana possa ocorrer. Este fenômeno de encurvamento pode fazer com que uma seção longitudinalmente estendida da região de pegada tenha uma pressão de contato reduzida. Uma pressão de contato com o solo mais uniforme por todo o comprimento da pegada pode ser obtida quando o encurvamento da membrana é atenuado e/ou evitado.

[058] A estrutura de arco 30, 130 pode ser similar à banda anular descrita acima, um arco de metal homogêneo, anular, polímero, borracha, borracha reforçada ou tecido, e/ou uma estrutura de múltiplas camadas de lonas de cordonéis de aço alternados ou cordonéis de filamentos e camadas de cisalhamento de borracha, contanto que a estrutura de arco possa suportar a carga apropriada por sua resistência de arco compressiva. Uma vez que o pneu 10, 110 esteja totalmente construído, a estrutura de arco 30, 130 pode ser fixada à superfície radialmente interna 64, 164 da estrutura de lona 60, 160 pela estrutura geral do pneu (por exemplo, fricção, restrição mecânica, etc.) ou por um adesivo. Isto diverge bastante dos pneus pneumáticos e não-pneumáticos convencionais, nos quais uma estrutura de arco é conectada exclusivamente à superfície radialmente externa da estrutura de conexão, sejam elas lonas, uma combinação de ar pressurizado e lonas, raios ou outras geometrias de rede. Um pneu 10, 110 de acordo com a presente invenção pode resultar na interface entre a estrutura de arco 30, 130 e a estrutura de lona 60, 160 estando em 180 graus de compressão a partir da pegada (por exemplo, topo do pneu), onde as cargas de tensão da lona são as maiores.

[059] O material da banda de cisalhamento 30, 130 pode ter um módulo de cisalhamento no intervalo de 15 MPa a 80 MPa, ou 40 MPa a 60 MPa. O módulo de cisalhamento é definido usando um teste de deformação de cisalhamento puro, registrando a tensão e a deformação, e determinando a inclinação da curva de tensão-deformação resultante. Pode ser desejável maximizar El e minimizar GA. Uma razão aceitável de GA/EI para um pneu convencional pode estar entre 0,01 e 20.0. No entanto, razões aceitáveis de GA/EI para uma banda de cisalhamento 30, 130 de acordo com a presente invenção podem ser de 0,02 a 100,0, ou entre 21,0 e 100.0, ou entre 1,0 e 50,0.

[060] A parte de banda de rodagem 20, 120 pode ser fixa à superfície radialmente externa 62, 162 da estrutura de lona 60 por um adesivo. A estrutura de arco 30, 130 pode ter uma forma côncava, ou toroidal, produzindo uma parte de banda de rodagem curva 20, 120, como é desejável. A estrutura de arco 30, 310 e a estrutura de lona 60, 160 podem, dessa forma, definir uma cavidade 68, 168 que pode ou não ser aberta para a atmosfera e/ou despressurizada. Quando a parte de banda de rodagem 20, 120 tiver sido desgastada naturalmente pelo uso, todo o conjunto aro/pneu 1, 10, 110 do veículo pode permanecer desmontado enquanto o restante da parte de banda de rodagem é triturado e substituído por uma nova parte de banda de rodagem, similar a um processo de recauchutamento convencional.

[061] Como descrito acima, o aro do veículo 1 pode ter a capacidade de ajustar a distância axial entre os grampos 3, 5, 103, 105. Tal ajuste pode variar a tensão e o ângulo da estrutura de lona 60, 160 entre os grampos 3, 5, 103, 105 e a estrutura de arco 30, 130, alterando assim as características de pegada do pneu 10, 110 durante a rotação sob carga.

[062] Como ilustrado nas Figs. 1 & 3, o mecanismo de ajuste 201 para a distância axial entre os grampos 3, 5, 103, 105 pode incluir um parafuso roscado 211 e quatro porcas 222 para variar o comprimento axial entre duas partes 235, 245, cada uma associada a uma das partes 65, 66 ou 165, 166 da estrutura de lona 30, 130. As duas partes 235, 245 podem ou não ser parte do aro do veículo 1.

[063] Além disso, mecanismos de ajuste alternativos adequados também podem ser usados. Outro mecanismo de ajuste para a distância axial entre os grampos 3, 5, 103, 105 pode incluir substituir o parafuso roscado 211 por um conjunto pistão/cilindro operativamente conectado ao eixo de rotação do pneu 10, 110. O conjunto pistão/cilindro pode ter um comprimento maior do que qualquer distância axial desejada entre os grampos 3, 5, 103, 105. Cada uma das extremidades do conjunto pistão/cilindro pode se engatar por rosqueamento a anéis para controlar a distância axial entre os grampos 3, 5, 103, 105.

[064] Como alternativa, uma extremidade de um conjunto pistão/cilindro pode ser conectada rotativamente (por exemplo, soldada, adesivo, aparafusada, etc.) ao aro do veículo 1 próximo a um dos grampos 3, 5, 103, 105 com a outra extremidade conectada à carroceria do veículo. Assim, como grampo oposto 3, 5, 103, 105 fixo axialmente, a distância axial pode ser ajustada pelo engate do conjunto pistão/cilindro.

[065] Os Requerentes entendem que diversas outras variações são aparentes a qualquer um com conhecimento geral na técnica à luz da leitura do relatório descritivo supra. Estas e outras variações estão dentro do espírito e escopo da presente invenção, conforme definidos pelas reivindicações seguintes apensas.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Conjunto de pneu e aro com suporte estrutural, CARACTERIZADO por compreender: uma parte de banda de rodagem anular de contato com o solo; uma estrutura de arco anular para suportar uma carga em um pneu; um meio para conexão com um aro do veículo; e uma estrutura de lona fixa a um primeiro limite axial do aro do veículo e estendendo-se radialmente para fora até ficar adjacente à estrutura de arco e adicionalmente estendendo-se radialmente para dentro a partir da posição adjacente à estrutura de arco até um segundo limite axial do aro do veículo, a estrutura de lona sendo fixa tanto ao primeiro limite axial do aro do veículo quanto ao segundo limite axial do aro do veículo, a parte de banda de rodagem sendo fixa próximo à estrutura de arco.

2. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura de lona inclui uma única folha de material estendendo-se entre o aro do veículo e adjacente à estrutura de arco.

3. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura de lona consiste de uma única folha de material estendendo-se repetidamente entre o aro do veículo e adjacente à estrutura de arco.

4. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura de arco define uma banda de cisalhamento compreendendo uma primeira camada, uma segunda camada, e uma terceira camada, a primeira e segunda camadas compreendendo cordonéis de reforço estendendo-se em um ângulo entre -5oe +5°em relação à direção circunferencial do pneu.

5. Conjunto, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a terceira camada possui uma construção elástica para absorver a deformação cisalhante entre a primeira camada e a segunda camada.

6. Pneu com suporte estrutural, CARACTERIZADO por compreender: uma parte de banda de rodagem anular de contato com o solo; uma estrutura de arco anular para suportar uma carga em um pneu; um meio para conexão com um aro do veículo; uma estrutura de lona fixa a um primeiro limite axial e estendendo-se radialmente para fora até uma posição adjacente à estrutura de arco e adicionalmente estendendo-se radialmente para dentro a partir da posição adjacente à estrutura de arco até um segundo limite axial, a estrutura de lona sendo fixa tanto ao primeiro limite axial quanto ao segundo limite axial; e um mecanismo de ajuste para variar uma distância axial entre o primeiro limite axial e o segundo limite axial, a parte de banda de rodagem sendo fixa próximo à estrutura de arco.

7. Pneu com suporte estrutural, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o mecanismo de ajuste inclui um parafuso roscado e pelo menos duas porcas que se engatam por rosqueamento ao parafuso roscado.

8. Método para suportar não-pneumaticamente uma carga, CARACTERIZADO por compreender as etapas de: prender uma estrutura de lona única a um aro de veículo; fixar a estrutura de lona única ao aro do veículo; estender a estrutura de lona única a partir do aro do veículo até uma superfície radialmente externa de uma estrutura de arco; adicionalmente estender a estrutura de lona única a partir da superfície radialmente externa da estrutura de arco até o aro do veículo; prender a estrutura de lona única ao aro do veículo; e suportar a carga por uma resistência compressiva de arco da estrutura de arco e uma resistência à tensão de parte da estrutura de lona.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO por adicionalmente incluir a etapa de estirar a estrutura de lona até acima da estrutura de arco.

10. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO por adicionalmente incluir a etapa de diminuir uma distância axial entre uma primeira parte do aro do veículo e uma segunda parte do aro do veículo de modo que a distância axial seja menor do que uma largura axial da parte de banda de rodagem.