BR112014001559B1

BR112014001559B1 - conjunto de roda para um veículo de superfície e veículo

Info

Publication number: BR112014001559B1
Application number: BR112014001559-7A
Authority: BR
Inventors: Avishay Novoplanski
Original assignee: Galileo Wheel Ltd.
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2020-12-01
Also published as: PT2736737T; DK2736737T3; CA2841907A1; CN103781640B; CN103781640A; ES2658357T3; AU2012288421B2; IN2014MN00104A; KR20140048979A; MX345740B; WO2013014676A1; MX2014000968A; RU2014106046A; EP2736737B1; PL2736737T3; AU2012288421A1; LT2736737T; TR201802974T4; RU2581315C2; EP2736737A4

Abstract

CONJUNTO DE RODA PARA UM VEÍCULO DE SUPERFÍCIE, VEÍCULO E INVÓLUCRO DE PNEU PARA UM VEÍCULO DE SUPERFÍCIE É apresentado um conjunto de roda para um veículo de superfície. O conjunto de roda compreende um pneu compreendendo uma estrutura de invólucro a qual por intermédio de sua superfície interna encerra uma cavidade. A estrutura de invólucro compreende um lado externo de engate de superfície que tem uma superfície circunferencial, e paredes laterais opostas que são integrais com, e se estendem a partir do lado de engate de superfície. As paredes laterais por intermédio de suas extremidades livres definem um lado interno de engate de aro do pneu através do qual o pneu pode ser conectado ao cubo de roda. Cada uma das paredes laterais opostas compreende um padrão de superfície definindo um conjunto de suspensão dentro da parede lateral para assim impedir o esticamento do invólucro de pneu no sentido de seu volume máximo quando o invólucro é comprimido com gás, enquanto permitindo deformação do invólucro de pneu quando sob carga ou despressurizado de tal modo que o lado de engate de superfície do pneu mantém um contato substancialmente constante com a superfície.

Description

CONJUNTO DE RODA PARA UM VEÍCULO DE SUPERFÍCIE E VEÍCULO

CAMPO TECNOLÓGICO E ANTECEDENTES

[01] Essa invenção se refere a um pneu e/ou conjunto de rodas para um veículo, com o propósito de aperfeiçoar a propulsão de um veículo de superfície.

[02] É geralmente sabido que para prover mobilidade efetiva de um veículo de superfície, seus pneus montados em aros devem ser inflados até a sua pressão de enchimento, enquanto que a perfuração de um invólucro de pneu especialmente na parede lateral de tal pneu pode causar uma perda muito rápida de pressão interna de enchimento. Técnicas conhecidas direcionadas para resolver um problema de dirigir um veículo quando do esvaziamento do seu pneu são associadas com a provisão de sensores ou dispositivos de aviso de esvaziamento capazes de detecção prematura de uma mudança na pressão do pneu dentro do pneu para avisar o usuário sobre uma perda de pressão, assim como a provisão de várias facilidades para retardar os efeitos da perfuração nos pneus por o maior período de tempo possível. Por exemplo, um pneu do tipo convencional pode ser provido no seu interior com vários elementos, alguns incluindo elastômeros tais como poliuretanos de borracha e outros, de tal modo que no caso de uma perfuração do pneu externo principal ou perda de pressão desse último, a estrutura interna poderia servir como um suporte para o pneu externo. Também são conhecidos dispositivos que são colocados dentro do pneu e os quais, embora não inflados em uso normal, podem reduzir a perda de pressão no pneu no caso de perfuração desse último. Além disso, em um pneu padrão há uma forte dependência entre a pressão e a capacidade do pneu de resistir ao torque e as forças laterais, isto é, quanto menor for a pressão interna em um pneu padrão, menos estável ele será e a sua capacidade de dirigibilidade precisa será reduzida.

DESCRIÇÃO GERAL

[03] A presente invenção provê um conjunto de locomoção novel que pode ser usado para transportar e propelir um veículo de superfície. Mais especificamente, a presente invenção proporciona uma abordagem novel para a configuração de um pneu de veículo de superfície. O pneu da invenção pode ser configurado como invólucro de gás, o qual em algumas modalidades o gás pode ser o ar. A configuração do pneu da presente invenção é tal que o procedimento tecnológico associado com o enchimento do pneu pode ser eliminado, ou reduzido ao menos significativamente.

[04] A esse respeito, deve-se entender o seguinte. Conforme indicado acima, para prover capacidade efetiva de manobra de um veículo de superfície, seu conjunto de rodas deve ser substancialmente flexível de modo a deformar e, enquanto deformando, o conjunto de rodas seguiria melhor a superfície de contato permitindo melhor tração e ao mesmo tempo a flexibilidade permitirá a absorção de choque que contribui para o conforto de deslocamento e estabilidade geral e segurança do veículo. Em muitos casos a flexibilidade é obtida mediante uso de gás (na maior parte ar) inflando o pneu. Um pneu padrão consiste em um invólucro flexível inflado fechado, onde o gás/ar estica o invólucro substancialmente até a sua dimensão radial completa definindo, portanto substancialmente o maior volume potencial para o invólucro determinado, qualquer flexibilidade ou deformação em tal invólucro de pneu envolve a deflexão e esticamento na superfície do invólucro. A deformação gera calor e causa fadiga resultando em desgaste e perda de energia. Além disso, a forma em que tal deformação resulta não permitirá contato suficiente entre área defletida do pneu (o trecho de contato da banda de rodagem do pneu) e a superfície, conforme será descrito adicionalmente abaixo.

[05] A presente invenção provê um invólucro semiflexível que por definição matemática define um volume que é substancialmente menor do que o volume teórico que tal invólucro pode potencialmente definir, isto é, quando comprimido com gás o invólucro é limitado por sua estrutura singular impedindo assim esticamento no sentido de seu volume máximo. Além disso, o perfil do invólucro permite deformação do pneu quando sob carga ou quando despressurizado de uma forma tal que a parte de banda de rodagem do pneu mantém um bom contato constante com a superfície, assim como mantém sua capacidade de fornecer torque e suportar as forças laterais a partir do veículo para o chão, e gera substancialmente menos calor ao fazer isso.

[06] A parede lateral do pneu da presente invenção apresenta uma combinação de superfícies curvas. Com essa finalidade, uma combinação das superfícies curvas pode ser descrita como uma superfície combinada formada por um número infinito de pontos que mantém uma relação entre os mesmos, isto é, distância relativa entre os mesmos ao longo da superfície, de tal modo que curvatura ou flexão da superfície não mudará a relação entre os pontos ao longo da superfície e, portanto não envolverá o esticamento ou deflexão na superfície. Ao contrário, a parede lateral de um pneu padrão pode ser definida como uma superfície esférica que pode ser descrita como um número infinito de pontos que mantém relação singular, isto é, qualquer mudança na esfera resultará em uma mudança na relação entre alguns dos pontos, e assim envolverá o esticamento e deflexão, que em muitos casos gera calor e pode causar fadiga no material de superfície.

[07] Assim, em um aspecto amplo da invenção é provido um conjunto de rodas para um veículo de superfície, compreendendo um invólucro de pneu configurado de modo a poder ser montado em um cubo de roda, o invólucro de pneu por intermédio de sua superfície interna definindo uma cavidade de gás que tem um determinado volume máximo definido por uma geometria do invólucro (isto é, o volume máximo que pode ser obtido na ausência de restrições estruturais), em que o invólucro de pneu compreende ou define um conjunto de suspensão dentro de suas paredes laterais (por exemplo, um conjunto de suspensão integrado nas paredes laterais do invólucro de pneu). Consequentemente, sob pressão do gás na cavidade, o volume que pode ser obtido através da expansão imposta pela pressão do gás é substancialmente menor do que o volume máximo definido pela geometria do invólucro.

[08] O pneu da presente invenção pode ser cheio mediante gás/ar para melhor suspender um veículo, mas não tem tal exigência para fornecimento de torque ou para resistir às forças laterais. O pneu pode ser projetado para operar como pneumático enquanto utilizando o gás/ar como um absorvedor de choque de suspensão, contudo ele pode funcionar seguramente sem gás/ar, sendo projetado como uma roda sem pneumático e explorando a sua estrutura para fornecer torque e sustentar as forças laterais. A configuração não pneumática é útil também nos casos quando o gás/ar não pode ser usado ou seu uso é indesejável, tal como, por exemplo, em um veículo Luna.

[09] O pneu tem um lado externo, de contato com a superfície (denominado "banda de rodagem", tendo uma superfície circunferencial), e superfícies/paredes laterais opostas que são integrais com, e se estendem a partir do lado de contato com a superfície ou por intermédio de suas extremidades livres definem um lado interno, de engate com o aro, do pneu através do qual o pneu pode ser conectado ao conjunto de locomoção. De acordo com a invenção, cada uma das paredes laterais opostas do pneu tem um padrão na forma de um relevo de superfície o qual, em algumas modalidades, define ao menos uma ranhura que tem uma seção transversal substancialmente no formato de V e está localizada entre o lado de engate de superfície (banda de rodagem) e o lado de engate de aro. Tal ranhura com seção transversal substancialmente no formato de V é referida abaixo como uma ranhura e formato V. Também pode ser descrito que cada ranhura no formato de V divide a parede lateral em 2 superfícies curvas bidimensionais.

[010] Assim, mediante tais modalidades a parede lateral tem um padrão de superfície definindo uma ou mais ranhuras no formato de V que se estendem entre o lado de engate de superfície e o lado de engate de anel (isto é, ao longo do eixo radial do pneu). A provisão de tais ranhuras que são feitas em um material de pneu geralmente flexível/elástico e as quais têm ápices substancialmente arredondados proporcionam ao pneu um conjunto de suspensão desejado. Isso permite que o pneu (conjunto de locomoção) contendo pressão de ar muito baixa (até mesmo pressão zero no interior) ainda seja capaz de suportar as forças e girar e acionar o veículo com capacidade de manobra suficiente.

[011] Geralmente, a geometria no formato de V exigida da ranhura pode ser obtida mediante qualquer ângulo e ápice adequado. Em algumas modalidades, os lados de interseção da ranhura no formato de V são formados mediante um par de segmentos opostos de estruturas substancialmente troncônicas (ou estruturas, em geral, coniformes). O conceito geral do uso da forma troncônica no conjunto de locomoção de um veículo de superfície é descrito no Pedido Internacional (PCT) PCT/IL2011/000115, que é atribuído ao cessionário do presente pedido, e que é aqui incorporado mediante referência.

[012] De acordo com a presente invenção, o pneu constitui uma unidade de roda-pneu que pode ser constituída exatamente pela estrutura de invólucro descrita acima da composição de material elastomérico (ou materiais parcialmente elastoméricos) encerrando uma cavidade/lúmen que pode ou não ser preenchida mediante gás. O pneu é configurado preferivelmente para ter distribuição de rigidez e flexibilidade, desejada ao longo e através de seus lados. Com essa finalidade, a rigidez e a flexibilidade podem ser diferentes em diferentes regiões da parede lateral, isto é, as paredes laterais poderiam ter um determinado padrão de rigidez/flexibilidade ao menos ao longo do eixo radial (padrão radial) do pneu e em algumas modalidades um padrão de rigidez/flexibilidade adicional ao longo da circunferência da parede lateral (padrão circunferencial). Esses níveis diferentes de rigidez e flexibilidade podem ser obtidos de várias formas, que podem incluir material rígido que pode ser implantado/integrado tal como plástico, aço, mola etc., a rigidez pode ser obtida mediante formação de uma estrutura de "feixe" utilizando combinação de elementos de não camada tais como cabos, ou cordões tal como cordões têxteis de náilon, Kevlar etc. e/ou elastômeros relativamente duros/rígidos tal como borracha dura, como será descrito mais especificamente abaixo.

[013] No caso do invólucro ser cheio com gás/ar comprimido, a estrutura tem que eliminar o gás em termos de abaular o invólucro para definir o maior volume possível a ele possibilitado. Portanto, certo limite tem que ser estabelecido para manter o formato desejado do invólucro. A parte interna da ranhura (mais próxima do lado de engate de aro/cubo do pneu) tende a aumentar seu diâmetro. Portanto, a construção do lado interno da ranhura com elementos que não podem ser esticados dará suporte à estrutura de invólucro, impedindo que o lado interno seja abaulado.

[014] Além disso, para que os lados internos e externos da ranhura resistam à pressão do gás/ar, os lados internos e externos da ranhura são suficientemente rígidos ao longo do eixo radial do pneu. Em algumas modalidades da invenção, é desejável manter a rigidez radial dos lados de ranhura, mas ao mesmo tempo obter flexibilidade circunferencial, portanto a estrutura de ranhura poderia ser reforçada de uma forma desigual de modo que ela possa conter elementos relativamente rígidos apenas ao longo do eixo radial, ou pode ser projetado de modo que seja provido um arranjo de elementos de padrão (fendas, projeções, regiões mais finas) que são dispostas em uma relação circunferencialmente espaçada em torno do lado(s) da ranhura desse modo enfraquecendo a estrutura circunferencial enquanto mantendo a rigidez radial. Um princípio similar pode ser aplicado onde um arranjo de protuberâncias se estende circunferencialmente em torno do lado(s) de ranhura proporcionando resultados semelhantes.

[015] Assim, o pneu pode ter um determinado padrão de rigidez através de suas paredes laterais, isto é, entre os lados de engate de superfície e de engate e aro. Esse padrão é definido pelo fato de que o ápice da ranhura e os seus cantos em lados opostos da ranhura são suficientemente elásticos (por exemplo, obtidos ao se fazer o pneu com espessura menor dentro dessas regiões) em comparação com as regiões de pneu entre elas. Como um resultado, as duas partes da função de ranhura como dois feixes que podem ser curvados, mas não deformados. O formato geral de tal pneu com ranhuras é mantido e qualquer mudança é reversível. Por outro lado, o pneu deve ter flexibilidade suficiente para absorver as forças incidentes enquanto não rompendo. Adicionalmente, o lado interno da ranhura poderia ter uma rigidez relativamente superior, com relação à rigidez "radial" e também rigidez "circunferencial", para manter o formato geralmente semelhante à roda do pneu, e a parte externa da ranhura (mais próxima do lado de engate de superfície do pneu) poderia ser de rigidez relativamente inferior.

[016] Assim, a combinação desejada de rigidez e flexibilidade pode ser obtida por intermédio da provisão de padrão de rigidez apropriado no material geralmente flexível do pneu, isto é, rigidez radial e circunferencial superior na parte interna da ranhura em relação àquela da parte externa, enquanto garantindo três pontos de flexão ao longo da direção radial, isto é, no ápice e nos cantos em lados opostos da ranhura no formato de V. Conforme indicado acima, um segundo padrão de rigidez pode ser provido como um padrão circunferencial ao longo da direção circunferencial das partes internas e externas da ranhura. Isso pode ser obtido por intermédio de um arranjo de fendas espaçadas (por exemplo, regiões com material implantado de rigidez diferente do que nos espaços entre as fendas e/ou a espessura de parede irregular) dispostas ao longo da ranhura com a orientação das fendas sendo substancialmente perpendicular ao plano do pneu (através da ranhura). Assim, o pneu com tal ranhura se estendendo ao longo de sua circunferência tem um primeiro padrão de rigidez em uma direção radial do pneu (através da ranhura) e possivelmente também um segundo padrão de rigidez em uma direção circunferencial.

[017] Assim, de acordo com outro aspecto amplo da invenção, é provido um invólucro de pneu para um veículo de superfície, compreendendo um padrão de superfície em suas paredes laterais que se estendem entre um lado de engate e superfície e um lado de engate e aro do pneu, o padrão de superfície configurado como um conjunto de suspensão embutido nas paredes laterais para desse modo impedir o esticamento do invólucro de pneu no sentido de seu volume máximo quando o invólucro é comprimido com gás, enquanto permitindo a deformação do invólucro de pneu quando sob carga ou despressurizado de tal modo que o lado de engate de superfície do pneu mantém um contato substancialmente constante com a superfície.

[018] Ainda de acordo com outro aspecto amplo da invenção, é provido um pneu para um veículo de superfície, o pneu compreendendo uma estrutura de invólucro que por intermédio de sua superfície interna encerra uma cavidade, a estrutura de invólucro compreendendo um lado externo de contato com a superfície que tem uma superfície circunferencial, paredes laterais opostas que são integrais com, e se estendem a partir do lado de engate de superfície, as paredes laterais por intermédio de suas extremidades livres definindo um lado de engate de aro, interno do pneu através do qual o pneu pode ser conectado a um conjunto de locomoção, em que cada uma das paredes laterais opostos compreende um padrão de superfície que se estende entre o lado de engate de superfície e o lado de engate de aro e definindo um relevo de superfície na forma de ao menos uma ranhura que tem seção transversal substancialmente no formato de V, e em que cada uma das paredes laterais é configurada com um padrão de rigidez predeterminado através da parede lateral.

[019] O padrão de rigidez pode compreender rigidez relativamente pequena e assim flexibilidade relativamente elevada das regiões do pneu no ápice da ranhura no formato de V e cantos definidos pela conexão entre a ranhura respectivamente com o lado de engate de superfície e o lado de engate de aro do pneu.

[020] O padrão de rigidez pode compreender diferentes rigidezes do pneu dentro de, respectivamente, de um lado externo da ranhura mais próximo ao lado do contato de engate de superfície e um lado interno da ranhura mais próximo ao lado de engate de aro do pneu. Por exemplo, o lado interno da ranhura compreende um arranjo de elementos de suporte integrados nesse lugar e se estendendo ao longo de ao menos um dos eixos radiais e circunferenciais do pneu.

[021] O lado de engate de superfície é configurado para ter rigidez predeterminada ao longo de um eixo circunferencial do pneu. Com essa finalidade, o lado de engate de superfície pode compreender um arranjo de elementos de suporte integrados nesse lugar.

[022] Alternativamente ou adicionalmente, ou padrão de rigidez também pode ser formado mediante variação da espessura de pelo menos um dos lados, internos e externos, da ranhura.

[023] Em termos gerais, as paredes laterais com ranhuras do pneu e distribuição de rigidez/flexibilidade apropriada do material de pneu dentro do pneu criam um conjunto de suspensão ótimo permitindo a operação efetiva de um conjunto de locomoção utilizando tal pneu praticamente sem limitações em relação à ausência/redução de pressão na cavidade de pneu.

[024] Conforme indicado acima, as regiões de pneu nos ápices das ranhuras (e cantos externos) são relativamente flexíveis. Também foi percebido de acordo com uma modalidade dessa invenção que em uma roda deformável as porções flexíveis das paredes laterais (particularmente nos ápices), podem se desenvolver tensões consideráveis. A presente invenção oferece uma solução para reduzir tais tensões mediante provisão de um arranjo de sustentação de carga especificamente projetado.

[025] A presente invenção, assim, em seu aspecto mais profundo proporciona um conjunto de roda deformável com um encerramento inflável definido pelo pneu descrito acima, e um arranjo de sustentação de carga, formado por uma pluralidade de elementos de suporte, compreendendo um primeiro arranjo de elementos espaçados e um segundo arranjo de elementos espaçados, os elementos em cada um dos arranjos definindo, em conjunto, uma estrutura substancialmente troncônica (isto é, as linhas que ligam os pontos definidos nas extremidades distais dos elementos em conjunto definem um elemento troncônico), as duas estruturas troncônicas se intersectando com os elementos com um daqueles no formato de rabo de andorinha da outra estrutura.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[026] Para entender melhor a matéria em estudo que é revelada aqui e para exemplar como ela pode ser realizada na prática, serão descritas modalidades, por intermédio apenas de exemplo não limitador, com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[027] A Figura 1A ilustra um comportamento típico de um pneu tradicional enquanto estando sob carga, em comparação com aquele utilizando o pneu da invenção tendo paredes laterais com ranhuras;

[028] As Figuras, 1B e 1C, ilustram a pegada do conjunto de locomoção utilizando o pneu da presente invenção respectivamente no estado sob carga e no estado sem carga do pneu;

[029] A Figura 2A ilustra um exemplo do pneu da presente invenção;

[030] As Figuras, 2B e 2C, mostram mais especificamente um exemplo do padrão provido nas paredes laterais do pneu da presente invenção;

[031] A Figura 3 ilustra um exemplo dos padrões geométricos e de rigidez providos no pneu da presente invenção;

[032] As Figuras, 4A e 4B, ilustram um exemplo específico, mas não limitador da configuração de um conjunto de suporte integrado no pneu para prover o padrão de rigidez desejado;

[033] A Figura 4C exemplifica um padrão de rigidez adicional que pode ser usado no pneu da invenção;

[034] As Figuras 5A e 5B mostram outro possível conjunto de suporte integrado no pneu para prover um padrão desejado de rigidez e flexibilidade, e

[035] As Figuras 6A e 6B ilustram características operacionais vantajosas do pneu da presente invenção.

[036] A Figura 7 é uma vista em perspectiva de uma roda deformável, de acordo com uma modalidade da invenção;

[037] A Figura 8 é uma vista em seção transversal em perspectiva da roda da Figura 7;

[038] A Figura 9 mostra uma vista em seção transversal ampla de uma porção da roda com a estrutura de sustentação de carga, interna contida dentro do pneu; e

[039] A Figura 10 é uma vista em perspectiva em seção transversal de uma porção do pneu ilustrando a forma de associação de um elemento de reforço com paredes laterais do pneu.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[040] Para entender melhor as características do pneu configurado de acordo com a presente invenção, utilizando a estrutura de ranhura no formato de V descrita acima, faz-se referência às Figuras 1A a 1C descrevendo a razão física que está por trás do comportamento típico de um pneu tradicional (independentemente de seu tamanho ou seção transversal) em comparação com o pneu da presente invenção. A Figura 1A mostra um pneu em seus estados carregado e não carregado. Na Figura, um círculo C1 no meio do diâmetro 620 constitui um aro, um círculo C2 é o pneu não submetido à carga, e as linhas L1 e L2 entre o aro C1 e a circunferência do pneu não submetido à carga C2 indica a linha da parede lateral em um pneu normal. A parede lateral no pneu completamente inflado define uma distância máxima entre a circunferência externa e o aro, isto é, a circunferência mais externa sob qualquer condição não pode romper o diâmetro externo do pneu. A curva R1 corresponde a uma condição de um pneu convencional quando esvaziado, enquanto que a curva R2 corresponde àquela de um pneu de acordo com a presente invenção quando esvaziado.

[041] Quando o ar é descarregado do pneu, o pneu desmorona (sob o peso do veículo) e a borracha terá que ser de certo modo deslocada. Como a dimensão circunferencial não pode aumentar o diâmetro original (linhas L1 e L2), a borracha encolherá e será um pouco comprimida e aumentará um pouco a pegada. Se o pneu for adicionalmente esvaziado, ele terá que ceder, e uma vez que ele não pode ceder externamente, ele cederá internamente como mostrado pela curva R1. Quando o mesmo ocorre com o pneu da presente invenção, a circunferência externa será empurrada (sob a carga) e, como ela não tem limitação (a parede lateral aqui é efetivamente a "parede do copo" e é quase horizontal, ela pode "se afastar" do aro), se deformará ou absorverá e receberá o formato do chão, como por intermédio da curva R2.

[042] As Figuras 1B e 1C mostram a pegada do pneu da presente invenção respectivamente em seus estados, inflado e esvaziado. Como se pode ver, um aumento de 200% na pegada é obtido.

[043] Faz-se agora referência às Figuras 2A a 2C, ilustrando os pneus configurados de acordo com a invenção. A Figura 2A mostra o pneu 100 que é configurado como uma estrutura de invólucro cuja superfície interna 111 encerra uma cavidade 112. Essa última pode ser preenchida por gás, por exemplo, ar. Geralmente, o pneu pode ou não ser inflável. O invólucro de pneu 100 tem um lado externo de engate de superfície 110 (banda de rodagem, tendo uma superfície circunferencial), e paredes laterais opostas 120A e 120B que são integrais com o lado de engate de superfície 110 e se estende a partir desse lugar. As paredes laterais por intermédio de suas extremidades livres 160 podem ser conectadas a um aro de um conjunto de locomoção (não mostrado) e assim definem efetivamente um lado de engate de aro. De acordo com a invenção, cada uma das paredes laterais opostas 120A e 120B têm um padrão de superfície definindo pelo menos uma ranhura substancialmente no formato de V 140 entre o lado de engate de superfície 110 e o lado de engate de aro 160. No presente exemplo não limitador, um único padrão de ranhura é provido em cada parede lateral.

[044] A ranhura 140 tem lados internos e externos 150 e 130 que se intersectam no ápice de ranhura 180. Como visto melhor na Figura 2B, o lado externo 130 da ranhura é conectado ao lado de engate de superfície 110 por intermédio de uma região de canto 170 do invólucro de pneu 100, e o lado interno 150 da ranhura é conectado ao lado de engate de aro 160 por intermédio de outra região de canto 190 do invólucro 100. A configuração é tal que essas regiões de canto e de ápice 170, 180 e 190 têm rigidez inferior e flexibilidade/elasticidade superior em relação aos lados internos e externos da ranhura. Assim, cada uma das paredes laterais 120A, 120B têm um padrão de superfície formando ao menos uma ranhura no formato de V, e também tem um padrão de rigidez que se estende através da parede lateral (isto é, ao longo do eixo radial) do pneu. Como também mostrado na figura, o pneu em seu lado de engate de aro 160 é formado tipicamente com membro circunferencial não esticável (banda de rodagem) que prende o pneu ao aro e na maioria dos casos é construído de cordões de aço.

[045] Preferivelmente, as paredes laterais 120A e 120B têm padrão de rigidez adicional definido por rigidez diferente dos lados interno e externo 150 e 130 da ranhura 140. Mais especificamente, o lado interno 150 da ranhura 140, através do qual ele é conectado ao lado de engate de aro 160 do pneu 100 tem rigidez superior a do lado externo 130 da ranhura conectada ao lado de engate de superfície 110 do pneu. O lado interno 150 tem rigidez maior do que o lado externo 130 ao longo dos dois eixos, radial e circunferencial.

[046] A Figura 3 mostra mais especificamente os padrões de superfície e de rigidez. Conforme mostrado, esses padrões se estendem ao longo do percurso 310, isto é, através da parede lateral 120A, que pode ser geralmente definido como "eixo radial" do pneu 100. Um dos padrões tem a forma de um relevo de superfície definido pela provisão de pelo menos uma ranhura 140, e o outro padrão é o padrão de rigidez ao longo do percurso 310 (por exemplo, composição de material). O padrão de rigidez é formado ao menos mediante provisão de rigidez inferior nos cantos 170, 190 e ápice 180, e possivelmente também por rigidez diferente nos lados externo e interno 130 e 150 da ranhura.

[047] Geralmente, o padrão de rigidez através da parede lateral pode ser obtido mediante uso de materiais diferentes ou do mesmo material, tal como borracha, que passou por diferentes graus de processos de endurecimento e/ou tem espessuras diferentes. O padrão de rigidez pode ser produzido mediante integração de uma estrutura de suporte dentro do pneu. A estrutura de suporte está tipicamente na forma de arranjo predeterminado de elementos de suporte, tal como cabos, tecidos, cordões, têxtil, microfibras. Os elementos de suporte são orientados com relação aos eixos circunferenciais e radiais para prover a distribuição de rigidez e flexibilidade desejada no pneu, que proporcionam a fixação da extensão circunferencial ao longo da seção transversal do pneu definida pelo percurso 310 a partir do lado de engate de aro (talão) 160 até o lado de engate de superfície (banda de rodagem) 110, assim como mantém a flexibilidade circunferencial ao longo da mesma seção transversal. Além disso, a distribuição de rigidez e flexibilidade deve ser selecionada para manter a rigidez radial sobre os lados, interno e externo (cones) 150 e 130, enquanto mantendo pontos de flexão suficiente nas regiões de canto, isto é, região 190 entre a ranhura e o talão, região 180 entre os lados internos e externos (isto é, a região de ápice de ranhura), e região 170 (assim chamada "ombro") entre a ranhura e a banda de rodagem.

[048] Faz-se referência às Figuras 4A e 4B mostrando um exemplo específico, mas não limitador do pneu 100 da presente invenção. Conforme mostrado nas figuras, os lados da ranhura assim como o lado de engate de superfície são providos com elementos de suporte. Os elementos de suporte incluem as assim chamadas cintas de ombro que se estendem ao longo do lado de engate de superfície próximo ao ombro (170 na Figura 3), lonas internas de cone e lonas externas de cone orientadas em uma determinada relação angular entre elas e com relação aos eixos radiais e circunferenciais.

[049] Conforme mostrado no exemplo específico da Figura 4A, o padrão de rigidez pode ser obtido mediante provisão de cabos 410 e 420 embutidos no invólucro de pneu, no lado de engate de superfície 110 e nos lados externo e interno da ranhura na parede lateral 120A. A Figura 4B mostra a mesma configuração da Figura 4A de um ângulo diferente. Deve-se observar que os cabos 410 são usados para fixar a extensão circunferencial do pneu no lado de engate de superfície 110, próximo ao canto 170.

[050] Faz-se agora referência à Figura 4C que ilustra outra característica da invenção, que pode ser usada adicionalmente em qualquer um dos exemplos descritos acima. Em algumas modalidades da invenção, o pneu tem um padrão de rigidez adicional que se estende ao longo dos eixos circunferenciais de pelo menos um dos lados, externo e interno, da ranhura 140 feita na parede lateral 120A. Conforme pode ser visto nesse exemplo específico não limitador, os lados externos e internos 130 e 150 da ranhura 140 têm uma espessura variável definindo o padrão de rigidez. A espessura variável é formada por intermédio de um arranjo de regiões separadas e relativamente grossas 450 espaçadas por regiões de flexão mais finas 460, onde o arranjo se estende ao longo do eixo circunferencial do lado respectivo da ranhura, e a área de região alinhada substancialmente perpendicular ao plano de pneu (isto é, através do lado de ranhura). Essa configuração permite obtenção de um padrão de rigidez circunferencial desejado mediante, entre outras coisas, seleção apropriada das características de padrão, isto é, a espessura de diferentes regiões 450 e 460, e uma distância entre as regiões de espessura localmente adjacentes 450 (isto é, o comprimento das zonas de flexão finas 460).

[051] Deve-se observar, embora não seja especificamente ilustrada, que a rigidez desejada pode ser obtida mediante substituição das regiões de projeção (mais grossas) 450 por fendas formando assim regiões mais finas espaçadas pelas regiões mais grossas do pneu. Em uma modalidade diferente, tal rigidez variável (padrão de rigidez/flexibilidade), ao longo do lado de ranhura, pode ser obtida mediante formação do lado de ranhura com recessos/ranhuras separados e fixando/embutindo esses elementos desejavelmente rígidos.

[052] Como já descrito acima, o pneu da presente invenção deve ser rígido ao longo de sua direção radial. Em algumas modalidades da invenção, é desejável manter a rigidez radial do pneu enquanto ao mesmo tempo mantendo a flexibilidade circunferencial. Portanto, a ranhura no formato de V poderia ser reforçada de uma forma irregular. Isso pode ser obtido mediante provisão/embutidura no pneu de uma estrutura de suporte que acrescenta rigidez ao pneu ao longo do eixo radial, mas ao mesmo tempo possibilitando que o pneu seja suficientemente flexível em sua direção circunferencial.

[053] Um exemplo da obtenção disso é mediante utilização de uma estrutura de suporte semelhante à mola como exemplificado nas Figuras 5A e 5B. A Figura 5A ilustra um possível exemplo não limitador de tal suporte semelhante à mola, na forma de uma mola contínua 510, embutida nos lados externos e internos 150 e 130 da ranhura 140. A mola contínua 510 se estende através da ranhura inteira 140, a partir do lado externo 150 da ranhura até o seu lado interno 130 enquanto passando através do ápice 180. Essa configuração proporciona à ranhura e ao pneu, em conjunto, a região desejada nas direções radiais e circunferenciais enquanto a rigidez na direção circunferencial é significativamente inferior àquela na direção radial, através disso obtendo a flexibilidade desejada ao longo do eixo circunferencial.

[054] A Figura 5B exemplifica uma configuração de certo modo diferente da estrutura de suporte que é formada por elementos de suporte semelhantes à mola, separados, o primeiro 520A é embutido no lado externo 150 da ranhura, e o segundo é embutido dentro do lado interno 130. Além disso, uma cinta 530 é embutida em cada um dos lados, interno e externo, da ranhura, mais próximo ao ápice de ranhura 180. Deve ser observado que a configuração na Figura 5A é provavelmente mais rígida na direção radial do que a configuração mostrada na Figura 5B, possibilitando o modelo de pneus diferentes com diferentes rigidezes conforme pode ser exigido em situações específicas.

[055] Deve-se observar que as molas exemplificadas acima podem ser substituídas por qualquer outro elemento de suporte adequado feito de material substancialmente rígido tal como polímeros, materiais compósitos e outras ligas.

[056] Faz-se agora referência às Figuras 6A e 6B ilustrando algumas características operacionais vantajosas do pneu 100 da presente invenção. O pneu é mostrado enquanto sendo submetido à pressão causada pela inflação (gás de enchimento na cavidade 112). Para que o pneu 100 mantenha a pressão do ar que exerce forças sobre as paredes laterais 120A e 120B e empurre o lado externo 130 e o lado interno 150 do lado externo da ranhura conforme exemplificado por suas posições 130' e 150', respectivamente, é necessário prover as paredes laterais 120A e 120B com rigidez radial suficiente, de outro modo as paredes laterais podem dobrar, ceder e abaular.

[057] Conforme descrito acima, as paredes laterais têm padrões de rigidez que proporcionam aos lados, externo e interno, da ranhura a rigidez exigida para resistir à pressão de gás (ar) e impedir que as paredes laterais cedam, isto é, sejam abauladas. Uma possível ocorrência é exemplificada na Figura 6B na qual o ápice relativamente flexível 180' é abaulado externamente devido à alta pressão, enquanto que a rigidez aplicada aos lados, externo e interno, da ranhura impede que o pneu estoure e/ou ceda.

[058] Conforme indicado acima, o pneu descrito acima (isto é, com ranhuras no formato de V através e suas paredes laterais e com um padrão/perfil de rigidez específico ao longo da ranhura) pode em si apresentar um conjunto de rodas de veículo, ou tal pneu pode ser montado em um arranjo de sustentação de carga para formar em conjunto um conjunto de rodas. O conjunto de rodas também pode ter duas configurações: uma configuração arredondada, não deformada na qual um lado de engate de superfície do pneu é substancialmente circular e uma configuração deformada na qual o lado de engate de superfície do pneu não é circular e tem uma porção estendida que engata a superfície. Também como indicado acima, o conjunto de roda da presente invenção em algumas de suas modalidades apresenta um aperfeiçoamento do conjunto de locomoção do tipo revelado em um pedido internacional de propriedade em comum PCT/IL2011/000115, que é incorporado aqui mediante referência.

[059] Também como indicado acima, as regiões de pneu nos ápices 180 das ranhuras 140, assim como as regiões de canto 170 e 190 em lados opostos da ranhura são relativamente flexíveis. Em um conjunto de rodas, deformável utilizando tal pneu as porções flexíveis das paredes laterais (particularmente nos ápices), podem se desenvolver tensões consideráveis. Tais tensões podem ser reduzidas mediante provisão de um arranjo de sustentação de carga especificamente projetado. O arranjo de sustentação de carga pode ser formado de elementos discretos no formato de rabo de andorinha, que são dispostos de uma maneira a definir duas estruturas substancialmente troncônicas orientadas opostamente. As paredes laterais do encerramento de pneu traçam as superfícies troncônicas e assim têm um formato em seção transversal semelhante a V no total com os ápices dos formatos de V das paredes de dois lados voltados entre si. Tal conjunto de locomoção/roda às vezes é referido aqui como "roda deformável".

[060] A Figura 7 ilustra uma roda deformável designada geralmente 200 com um pneu 100 formado em torno de um cubo de roda 104 (algumas vezes conhecido como "aro") disposto em torno de um eixo A, o qual em uso coincide com o eixo da roda. O pneu 100 tem um lado/membro de engate de superfície 110 (banda de rodagem, tendo uma superfície circunferencial) com um relevo de superfície apropriado para agarramento firme da superfície e tem paredes laterais 120A e 120B.

[061] Conforme pode ser visto nas Figuras 8 e 9, as paredes laterais 120A, 120B têm porções periféricas respectivas 114A, 114B definindo uma ranhura 140 com uma seção transversal geralmente no formato de V, terminando com porções de aba mais centrais, respectivas 190 as quais são configuradas para formar uma vedação hermética ao gás com o cubo 104 (um modo de formar a vedação hermética ao gás é visto melhor na Figura 2). O pneu pode ser reforçado por metal, por exemplo, aço, fibras ou cabos, dois dos quais: 113A e 113B, 115A e 115B, que são fibras circunferenciais embutidas dentro da matriz emborrachada do pneu, são ilustrados na Figura 9.

[062] O lado de engate de superfície 110, paredes laterais 120A, 120B, e cubo 104 definem geralmente um encerramento 100 para conter o gás pressurizado, por exemplo, o ar. Conforme descrito acima, mediante mudança na pressão do gás dentro do encerramento 100, a roda pode mudar a sua configuração de um formato geralmente circular para uma configuração deformada, na qual uma porção estendida do membro de engate de superfície engata uma superfície.

[063] Conforme exemplificado na modalidade da Figura 9, é incluído dentro do pneu um arranjo de sustentação de carga geralmente designado 540, o qual é formado por uma pluralidade de elementos de suporte compreendendo os elementos 132 arranjados em um primeiro arranjo de uma forma separada; e um segundo arranjo de elementos 134 arranjados em uma segunda forma separada. Os elementos de suporte proporcionam padrão/perfil de rigidez, desejado ao longo da ranhura no formato de V.

[064] Nessa modalidade, os elementos 132 e 134 são idênticos e os arranjos são substancialmente imagens em espelho ligeiramente deslocadas axialmente (deslocadas em aproximadamente metade do deslocamento angular entre elementos adjacentes em um arranjo) umas das outras. Cada arranjo de elementos define estruturas substancialmente troncônicas que se intersectam em uma zona de interseção 550, pelo que os elementos 132 e 134 são arranjados em um formato de rabo de andorinha com cada um dos elementos 132 e 134 sendo flanqueado por dois elementos 134 e 132, respectivamente.

[065] Conforme pode ser visto na Figura 9 e também na Figura 10 (essa última representando isoladamente o elemento 132 para ilustrar sua estrutura e forma de associação com a porção emborrachada do pneu), cada um dos elementos 132, 134 tem uma elevação lateral geralmente curva. Para facilitar a leitura mais fácil, a descrição da estrutura de cada elemento se concentrará no elemento 132, que é substancialmente idêntica àquela do elemento 134.

[066] Conforme pode ser visto nas Figuras 9 e 10, o elemento 132 tem um perfil lateral geralmente curvo e inclui uma nervura de metal 142 embutida em uma matriz emborrachada 144. A estrutura curva global define um primeiro segmento 132A e um segundo segmento 132B, definidos em dois lados opostos do ponto de intersecção 550, e uma seção intermediária 132C. A nervura de metal assim tem segmentos correspondentes 142A, 142B e 142C. Os segmentos 142A e 142B estão localizados em planos separados e paralelos.

[067] A partir da deformação de uma porção da roda, o primeiro arranjo de elementos 132 e o segundo arranjo de elementos 134 giram um contra o outro, na direção das setas X1 e X2. Como um resultado, o segmento 134A do elemento 134 fica em proximidade de elevação mais estreita com o segmento 132A do elemento 132, e o mesmo se aplica com relação aos segmentos 132A e 134B. As porções de parede lateral 114A, 114B têm primeiras regiões respectivas definindo lados externos 130 da ranhura, que traçam a superfície troncônica definida pelos segmentos 134A, 132A (e assim em si definem uma superfície substancialmente troncônica); e têm similarmente regiões 150 que também traçam uma superfície troncônica definida pelos segmentos 132B, 134B, com regiões intermediárias 180 no ápice da seção transversal no formato de V.

[068] Movimento pivotante, como ilustrado pelas setas X1 e X2, também coloca uma tensão sobre as porções emborrachadas dos pneus, particularmente nas regiões 180. Contudo, no arranjo aqui mostrado, onde os segmentos em cada lado de um ponto de intersecção 550 estão situados em diferentes planos paralelos separados (inclinados), a tensão é consideravelmente reduzida em comparação com o que ocorreria no caso de um elemento substancialmente reto da estrutura de sustentação de carga. Cada um dos elementos 132, 134, definidos entre faces laterais opostas substancialmente paralelas, tem contornos de superfície permitindo associação estreita com as porções correspondentes das regiões 130, 150, 180, conforme claramente ilustrado nas Figuras 9 e 10.

[069] Na modalidade ilustrada nessas figuras, elementos são fixados às faces laterais 120A, 120B através de colagem ou solda. Mediante outras modalidades da invenção, a associação pode ser menos hermética, permitindo alguma tolerância de movimento entre faces opostas dos elementos e das paredes laterais.

[070] Assim, a presente invenção proporciona uma configuração novel de um pneu/roda de veículo de superfície, que incorpora uma abordagem diferente para prover o conjunto de suspensão desejado dentro do pneu formado pelas características de material e geometria de pneu. O conjunto de suspensão é obtido mediante provisão de ranhuras substancialmente no formato de V (em seção transversal) nas paredes laterais do invólucro de pneu e parâmetros desejados de rigidez e flexibilidade de diferentes regiões/lados da ranhura, e possivelmente também do lado de engate de superfície do pneu.

Claims

CONJUNTO DE RODA PARA UM VEÍCULO DE SUPERFÍCIE, o conjunto de roda caracterizado por compreender um pneu (100) compreendendo uma estrutura de invólucro tendo uma superfície interna (111) encerrando uma cavidade (112), a dita estrutura de invólucro compreendendo:
um lado externo (110), sendo um lado de engate de superfície (110) do pneu, tendo uma superfície circunferencial,
paredes laterais opostas (120A, 120B), cada uma das paredes laterais opostas em suas extremidades é integral com e se estende a partir do dito lado de engate de superfície (110), e tem uma extremidade livre oposta (160) configurada para conectar a um cubo de roda (104), as extremidades livres opostas das paredes laterais (120A, 120B) definindo um lado interno da estrutura de invólucro (160), sendo um lado de engate de aro do pneu,
em que cada uma das paredes laterais opostas (120A, 120B) compreende um padrão de superfície que se estende entre o lado de engate de superfície (110) e o lado de engate de aro (160) e definindo um relevo de superfície na forma de pelo menos uma ranhura (140) que tem uma seção transversal no formato de V,
a ranhura tendo lados planos interno e externo (150, 130) com interseção em um ápice da ranhura (180), o lado externo (130) da ranhura (140) sendo conectado ao lado de engate de superfície (110) e o lado interno (150) da ranhura (140) sendo conectado ao lado de engate de aro (160), e
cada uma das paredes laterais (120A, 120B) compreende elementos de suporte incorporadas nelas e são dispostas e orientadas com certa relação angular entre eles e com relação aos eixos circunferencial e radial do pneu para prover um padrão de rigidez e flexibilidade predeterminado ao longo dos eixos circunferencial e radial do pneu, dito lado plano interno (150) da ranhura (140) tendo maior rigidez do que dito lado plano externo (130) da ranhura (140) ao longo de ambos os eixos radial e circunferencial do invólucro, para garantir um comprimento circunferencial do pneu (100) ao longo de uma seção transversal do pneu definida por uma trajetória do lado de engate de aro (160) até o lado de engate de superfície (110) e manter a flexibilidade circunferencial ao longo da seção transversal.
CONJUNTO DE RODA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo padrão de rigidez e flexibilidade compreender rigidez relativamente pequena e assim flexibilidade relativamente elevada das regiões do pneu no ápice (180) da ranhura no formato de V (140) e cantos (170, 190) definidos pela conexão entre a ranhura (140) com, respectivamente, o lado de engate de superfície (110) e o lado de engate de aro do pneu (160).
CONJUNTO DE RODA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelos ditos elementos de suporte se estenderem ao longo de pelo menos um dos eixos radiais e circunferenciais do pneu.
CONJUNTO DE RODA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo lado de engate de superfície (110) ser configurado para ter rigidez predeterminada ao longo do eixo circunferencial do pneu.
CONJUNTO DE RODA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo dito padrão de rigidez compreender adicionalmente um padrão formado mediante variação de espessura de pelo menos um dos lados externo e interno (130, 150) da ranhura.
CONJUNTO DE RODA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo dito pneu (100) ser sustentado sobre um arranjo de sustentação de carga (540) formado por uma pluralidade de elementos de suporte, compreendendo um primeiro arranjo (132) de elementos separados e um segundo arranjo (134) de elementos separados, os elementos em cada um dos arranjos definindo em conjunto uma estrutura troncônica, as duas estruturas troncônicas em intersecção uma com a outra, em uma região de intersecção (550), com os elementos de uma delas em intersecção na forma de rabo de andorinha com os elementos da outra estrutura.
CONJUNTO DE RODA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelos elementos do primeiro arranjo (132) e aqueles do segundo arranjo (134) serem idênticos.
CONJUNTO DE RODA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 ou 7, caracterizado pelo arranjo de sustentação de carga (540) carregar o lado de engate de superfície (110) do pneu (100) e as duas estruturas troncônicas serem associadas com as duas paredes laterais opostas (120A, 120B) do pneu (100).
CONJUNTO DE RODA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado por uma região de intersecção (550) de dois arranjos de elementos (132, 134) definirem para cada um dos elementos, um primeiro segmento (132A), que se estende a partir da região de interseção (550) em direção ao lado de engate de superfície (110) do pneu (100) e um segundo segmento (132B) que se estende na direção oposta, os primeiros segmentos do elemento (132A) sendo associados com o pneu (100) e as segundas porções do elemento (132B) sendo associadas com um cubo de roda (104).
CONJUNTO DE RODA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelos elementos serem configurados para ter um perfil lateral curvo.
CONJUNTO DE RODA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado por um primeiro segmento (132A) de cada elemento definido para cada elemento em um lado da região de intersecção (550) e um segundo segmento (132B) definido no outro lado, estarem localizados em planos separados paralelos.
CONJUNTO DE RODA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo primeiro e o segundo segmentos (132A, 132B) de cada elemento serem conectados por um segmento intermediário (132C) o qual é inclinado com relação ao primeiro e ao segundo segmento.
CONJUNTO DE RODA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 12, caracterizado pelas paredes laterais (120A, 120B) terminarem com porções de aba rígidas que são configuradas para formar uma vedação hermética ao gás com um cubo de roda.
CONJUNTO DE RODAS, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 13, caracterizado por um lado de cada um dos elementos se apoiar diretamente sobre o cubo de roda.
CONJUNTO DE RODAS, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por um lado de cada um dos elementos se apoiar sobre a região de aba.
CONJUNTO DE RODAS, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo dito padrão de superfície ser configurado como um conjunto de suspensão embutido nas paredes laterais (120A, 120B) para assim impedir o esticamento do invólucro de pneu no sentido de seu volume máximo quando o invólucro é comprimido com um gás, enquanto permitindo a deformação do invólucro de pneu quando sob carga ou despressurizado de tal modo que o lado de engate de superfície (110) do pneu (100) mantém um contato constante com a superfície.
CONJUNTO DE RODA, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo invólucro de pneu ser configurado para poder ser montado no cubo de roda (104), a dita cavidade (112) definida pela superfície interna (111) do invólucro de pneu sendo uma cavidade de gás (112) que tem um determinado volume máximo definido por uma geometria do invólucro, de tal modo que sob pressão do gás na cavidade (112) o volume que pode ser atingido através da expansão imposta pela pressão do gás é menor do que o volume máximo definido pela geometria do invólucro.
VEÍCULO, caracterizado por compreender o conjunto de rodas, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17.