BR112018074351B1

BR112018074351B1 - Pneu pneumático

Info

Publication number: BR112018074351B1
Application number: BR112018074351-8A
Authority: BR
Inventors: Avishay Novoplanski; Lucy Edery Azulay
Original assignee: Galileo Wheel Ltd
Priority date: 2016-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2023-01-17
Also published as: RU2018141611A; CA3033052A1; WO2018055624A1; IL264255B; BR112018074351A2; KR20190058446A; KR102360312B1; JP2019529198A; EP3461268A1; US20190275846A1; UA126856C2; CN109789741B; US11220140B2; US20230322029A1; CN109789741A; US20220126631A1; US11691462B2; IL264255A; RU2742440C2; AU2017331629B2

Abstract

Um pneu pneumático tem uma banda de rodagem não elástica (30) flanqueada por duas regiões de ombro (34) e duas regiões de talão não elásticas (36) para montar o pneu a uma roda, cada região de talão sendo conectada via uma parede lateral à correspondente região de talão. Cada parede lateral tem uma primeira porção (38) que se estende para dentro em relação a uma largura do pneu de uma das regiões de talão (36) para uma região de deflexão (40), e uma segunda porção (42) se estendendo para fora em relação à largura do pneu da região de deflexão (40) para uma correspondente das regiões de ombro (34). Uma configuração de limitação de circunferência não elástica (44, 46, 56) e uma estrutura de reforço radial (48, 50, 52) estão associadas à primeira porção (38) de cada uma das paredes laterais, limitando assim a flexão radial da primeira porção (38) e manter uma concavidade anular entre a região de talão (36) e a região de ombro (34).

Description

CAMPO E FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a pneus pneumáticos e, em particular, refere-se a um pneu pneumático com uma concavidade lateral anular.

[0002] Como ilustrado na FIG. 1A, um pneu pneumático convencional 200 tem geralmente uma banda de rodagem 202 para engatar na superfície subjacente, dois talões 204 para montar o pneu em uma roda 206, e duas paredes laterais 208, cada uma se estendendo de um dos talões para um lado correspondente da banda de rodagem. As paredes laterais são geralmente ligeiramente convexas e operam principalmente como um “diafragma”, sendo estiradas pela pressão interna e pela carga do rolamento principalmente através de tensão no plano. As paredes laterais têm tipicamente pouca capacidade para suportar compressão no plano e, no caso de uma redução na altura vertical da parede lateral (por exemplo, através de excesso de carga ou redução da pressão do ar), as paredes laterais tendem a colapsar para fora conforme ilustrado na FIG. 1B. Nesse estado, o pneu reduziu grandemente a estabilidade contra as forças laterais, deformando facilmente através de um movimento rotativo para a forma da FIG. 1C, com um deslocamento lateral 210.

[0003] Uma estrutura de pneu pneumático proposta na publicação do pedido de patente PCT WO 2013/014676 A1 (referida abaixo como “a publicação '676”) fornece um pneu como mostrado na vista parcial na FIG. 2 (correspondendo à FIG. 6A da publicação '676, sendo os números de referência referidos entre parêntesis) nos quais as paredes laterais têm um perfil em corte transversal em forma de V que define um recesso anular entre uma superfície cônica radialmente interna (150) e superfície cônica radialmente externa (130). A geometria da parede lateral em V proposta oferece várias vantagens de manter o contato da banda de rodagem sob altas cargas e/ou baixas pressões operacionais, enquanto ao mesmo tempo mantém a estabilidade lateral.

[0004] Para manter a geometria em forma de V sob pressão de ar interna empurrando a parede lateral da carcaça em V para fora, a publicação '676 emprega superfícies cônicas interna e externa radialmente rígidas (130, 150) que geram um efeito de cunhagem (“trava de válvula”) entre eles. De modo a tornar a maior parte da parede lateral radialmente rígida, é utilizada uma estrutura de parede lateral relativamente espessa e pesada, uma vez que é necessária uma rigidez significativa ao longo dos cones interno e externo para obter o efeito de cunhagem ("trava de válvula). Além disso, a flexão entre os cones interno e externo radialmente rígidos ocorre em uma região de transição relativamente localizada, concentrando uma quantidade relativamente grande de deflexão sobre uma área estreita limitada de borracha, gerando potencialmente calor e/ou fadiga da borracha.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0005] A presente invenção é um pneu pneumático com uma concavidade lateral anular.

[0006] De acordo com os ensinamentos de uma modalidade da presente invenção é fornecido, um pneu pneumático composto por: (a) uma banda de rodagem substancialmente não-elástica circundando um eixo de pneu, a banda de rodagem estendendo-se entre duas regiões de ombro; (b) duas regiões de rodagem não-elásticas do talão para montar o pneu à roda; (c) duas paredes laterais, cada uma das paredes laterais que compreende uma primeira porção estendendo-se interiormente em relação à largura do pneu de uma das regiões do talão para uma região de deflexão e uma segunda porção, estendendo-se externamente em relação a largura do pneu desde a região de deflexão para uma das regiões de ombro correspondentes; (d) uma configuração de limitação de circunferência substancialmente não- elástica associada à primeira porção de cada uma das paredes laterais e circundando o eixo do pneu; e (e) uma estrutura de reforço radial associada à primeira porção de cada uma das paredes laterais e configurada para limitar a flexão radial da primeira porção da parede lateral, em que a configuração de limitação de circunferência e a estrutura de reforço radial são configuradas de modo que, quando o pneu pneumático for montado em uma roda e inflado, cada uma das paredes laterais mantém uma concavidade anular entre a região do talão e a região do ombro.

[0007] De acordo com uma outra característica de uma modalidade da presente invenção, a configuração de limitação de circunferência compreende um arranjo de pelo menos um filamento integrado à parede lateral.

[0008] De acordo com uma outra característica de uma modalidade da presente invenção, a estrutura de reforço radial compreende um arranjo de elementos de reforço integrados na parede lateral.

[0009] De acordo com uma outra característica de uma modalidade da presente invenção, a estrutura de reforço radial compreende uma pluralidade de camadas de fios de aço radialmente alinhados fixados em uma matriz de borracha.

[0010] De acordo com uma outra característica de uma modalidade da presente invenção, a estrutura de reforço radial compreende um arranjo de elementos de reforço externo implantados em contato com uma superfície externa da primeira porção da parede lateral.

[0011] De acordo com uma outra característica de uma modalidade da presente invenção, a configuração de limitação de circunferência compreende um arranjo de pelo menos um filamento integrado com a estrutura de reforço radial.

[0012] De acordo com uma outra característica de uma modalidade da presente invenção, pelo menos parte e, de um modo preferido, uma maioria de uma área da segunda porção da parede lateral tem uma estrutura de parede do tipo diafragma.

[0013] De acordo com uma outra característica de uma modalidade da presente invenção, pelo menos parte, e preferivelmente uma maioria, de uma área da segunda porção da parede lateral compreende camadas diagonais incluindo filamentos orientados em ângulos oblíquos para uma direção radial.

[0014] Embora o pneu da presente invenção não se enquadre nas definições convencionais de um pneu "radial" ou "enviesado" (conhecido por vezes como pneu "diagonal"), deve-se observar que nas modalidades mais particularmente preferidas da presente invenção, uma camada radial se estende de um lado para o outro ao longo da seção transversal do pneu, isto é, do talão ao talão. A camada radial pode ser uma camada contínua, ou pode incluir várias camadas com alguma sobreposição entre elas. Também deve ser entendido que, ao se referir ao termo radial, ele pode se referir a uma direção radial exata, isto é, 90° para a direção periférica, mas direções de camadas variando de radial exato em até cerca de 5%, e em alguns casos até 10°, também são tipicamente considerados “radiais”.

[0015] Vários componentes do pneu da presente invenção são referidos neste documento como “substancialmente não elásticos”. Esta frase é utilizada neste documento na descrição e reivindica referir elementos para os quais, ao longo do intervalo normal de pressão e carregamento, qualquer estiramento do material limitado a não mais de cerca de 5%, de preferência, não superior a 3% e é tipicamente insignificante. Estas qualidades substancialmente não elásticas são um requisito comum de vários componentes convencionais para pneus, tais como a maior parte das bandas de rodagem de pneus e dos talões de pneu, e são utilizadas em um sentido semelhante neste documento. Fora das gamas normais de operação, variações maiores podem, em alguns casos, ocorrer, por exemplo, durante um tensionamento inicial do material.

[0016] O termo “filamento” é usado neste documento para se referir genericamente a qualquer fibra flexível, filamento, cordão, fio ou cabo implantado para suportar tensão. Os filamentos assim definidos podem variar de cabos de metal independentes até filamentos finos implantados em uma matriz de borracha como parte de várias camadas ou estruturas "cintas".

[0017] O termo "côncavo" ou "concavidade" é usado neste documento para se referir a toda e qualquer geometria de superfície na qual uma linha reta traçada de uma região da superfície para outra região da superfície passa através do espaço livre externo à superfície. Os termos assim definidos não implicam qualquer forma particular ou simetria à concavidade. Quando referido como uma "concavidade anular", isso indica que a concavidade se estende continuamente em torno de um eixo, mas não requer simetria circular. (Normalmente, um pneu se aproximará da simetria circular quando descarregado, mas desviará dessa simetria ao suportar uma carga).

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0018] A invenção é descrita neste documento, a título de exemplo, com referência às figuras em anexo, em que:

[0019] As FIGS. 1A-1C, descritas acima, são vistas em corte transversal esquemático tomadas através de um pneu radial convencional em um estado normalmente inflado, um estado parcialmente desinflado e um estado parcialmente desinflado sob carga transversal, respectivamente;

[0020] A FIG. 2, descrita acima, é uma reprodução da FIG. 6A da Publicação de Pedido de Patente PCT WO 2013/014676 A1, utilizando os números de referência originais;

[0021] A FIG. 3 é uma vista isométrica de um pneu, construído e operado de acordo com os ensinamentos de uma modalidade da presente invenção, ligado a um aro de roda;

[0022] A FIG. 4A é uma vista lateral do pneu e do aro da FIG. 3;

[0023] A FIG. 4B é uma vista em corte transversal feita através do pneu e aro da FIG. 3, sendo a vista tomada ao longo de um plano vertical que passa através de um eixo da roda;

[0024] As FIGS. 5A e 5B são vistas isométricas parciais esquemáticas que contrastam um princípio de operação do pneu do estado da técnica da FIG. 2 e o pneu da FIG. 3 de acordo com os ensinamentos da presente invenção, respectivamente;

[0025] A FIG. 6 é uma vista isométrica parcialmente cortada do pneu e aro da FIG. 3;

[0026] A FIG. 7 é uma vista ampliada da região da FIG. 4B designada VII;

[0027] As FIGS. 8A e 8B são vistas laterais do pneu da FIG. 3 montado em uma roda e em contato com uma superfície do solo; a roda sendo mostrada em um estado totalmente inflado e parcialmente inflado (ou com muita carga), respectivamente;

[0028] As FIGS. 9A-9C são vistas esquemáticas da seção transversal feitas através da parte inferior do pneu e aro da FIG. 3 em um plano vertical paralelo a um eixo do pneu em um estado normalmente inflado, um estado parcialmente desinflado e um estado parcialmente desinflado sob carga transversal, respetivamente;

[0029] A FIG. 10A é uma vista isométrica parcialmente cortada de um pneu de acordo com uma implementação variante da presente invenção, ilustrando um elemento de enrijecimento semelhante a uma mola;

[0030] A FIG. 10B é uma vista ampliada da região da FIG. 10A designada X;

[0031] A FIG. 11 é uma vista isométrica parcialmente cortada de um pneu de acordo com uma outra variante de implementação da presente invenção, ilustrando a utilização de uma estrutura de reforço radial externa (arranjo de rigidez);

[0032] A FIG. 12 é uma vista em corte transversal feita através de um lado do pneu da FIG. 11;

[0033] A FIG. 13A é uma vista em corte tomada através de um lado de um pneu e aro de roda de acordo com uma outra variante de implementação da presente invenção em que o pneu é dividido em dois componentes fabricados separadamente;

[0034] A FIG. 13B é uma vista ampliada da região da FIG. 13A designada XIII; e

[0035] As FIGS. 14A e 14B são construções geométricas esquemáticas que ilustram formas poligonais que podem ser formadas com seis lados de uma forma de seção transversal com e sem, respectivamente, uma limitação mecânica na inversão para fora da forma geométrica.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERENCIAIS

[0036] A presente invenção é um pneu pneumático com uma concavidade lateral anular.

[0037] Os princípios e o operação de pneus de acordo com a presente invenção podem ser melhores entendidos com referência às figuras e à descrição anexa.

[0038] Com referência agora às figuras, as FIGS. 3-13B ilustram um número de implementações variantes de um pneu pneumático, construído e operante de acordo com várias modalidades da presente invenção. Referindo-se genericamente a estas variantes, o pneu pneumático da presente invenção inclui uma banda de rodagem substancialmente não elástica 30, fornecendo um perfil de contato no solo que se estende em torno de um eixo do pneu 32. A banda de rodagem 30 é flanqueada de cada lado por uma região de ombro 34. O pneu também possui duas regiões de talão não elásticas 36 para montar o pneu em uma roda. Duas paredes laterais estendem-se entre as regiões do talão 36 e a região de ombro correspondente 34. Cada parede lateral inclui uma primeira porção 38 que se estende para dentro em relação a uma largura do pneu de uma das regiões de talão 36 para uma região de deflexão 40, e uma segunda porção 42 estendendo-se para fora em relação à largura do pneu da região de deflexão 40 a um correspondente uma das regiões de ombro 34. A forma global de cada parede lateral exibe assim uma concavidade anular entre a região do talão 36 e a região de ombro 34.

[0039] Nesse contexto, deve-se observar que o termo “eixo” é usado para se referir a um eixo central do pneu quando não deformado, correspondendo a um eixo de rotação de uma roda na qual o pneu é montado, mas é usado intuitivamente para se referir a essa linha de referência, mesmo quando o pneu é deformado e não mais se aproxima da simetria circular. Da mesma forma, a banda de rodagem e várias outras características do pneu são referidas como circundando o eixo se elas formam um circuito fechado em torno do eixo, sem exigir que elas tenham simetria circular. Tipicamente, tais elementos alcançam de forma aproximada a simetria circular em um estado indeformado do pneu (para além de vários padrões repetitivos tais como padrões de banda de rodagem, elementos de reforço, etc.), mas divergem da simetria durante a deformação do pneu.

[0040] A forma dos pneus da presente invenção com uma cavidade lateral anular tipicamente fornece uma ou mais de uma série de vantagens sobre o pneu pneumático convencional sem uma tal cavidade lateral anular (tal como a das FIGs. 1A-1C discutidas acima). Especificamente, durante a deformação de um pneu normalizado como ilustrado nas FIGS. 1A-1B, toda a deformação causada pelo deslocamento vertical ΔV (através de carga pesada e/ou pressão interna reduzida) é aplicada a um único ângulo α onde a parede lateral começa a dobrar sobre si mesma, causando extrema deformação do estado inflado “normal”. Em contraste, o deslocamento vertical equivalente ΔV de um pneu de acordo com a presente invenção, como ilustrado nas FIGS. 9A-9B é distribuído entre 3 ângulos pré-formados que formam efetivamente uma estrutura de foles, conduzindo a uma mudança menos radical na forma. Em outras palavras, pode estar comparando dobrar ou deformar uma superfície plana versus dobrar ou deformar uma superfície semelhante a um "acordeão".

[0041] A diferença na forma também fornece vantagens pronunciadas em termos de carga lateral. Quando a carga é aplicada no pneu ao longo de uma direção lateral (ao longo do eixo 32 na FIG. 3), o aro da roda fornece força à primeira porção (“cone interno”) 38 por compressão (primeira parte sendo reforçada radialmente, conforme discutido abaixo) e, portanto, transfere a força através da tensão ao longo da segunda parte (“cone externo”) 42. Uma vez que a banda rodagem 30 é pressionado contra o solo e é , o mesmo, reforçado com camadas de reforço e características de piso de borracha relativamente espessas, é efetivamente ancorado por meio de atrito ao solo, ancorando assim também a região de ombro 34. O cone externo 42 é, assim, esticado entre a região de deflexão 40 na extremidade do cone interno 38 e a região de ombro 34, restringindo desse modo o cone interno 38 e, assim, o aro da roda e o veículo de mais deslocamento lateral, como ilustrado na FIG. 9C. O deslocamento lateral ΔL é ainda restringido pela pressão do ar, pois tipicamente o volume da carcaça é reduzido pela deformação lateral do pneu e, como a quantidade de ar permanece constante, sua pressão aumenta com a deformação lateral, empurrando a carcaça do pneu de volta à forma simétrica original. No entanto, particularmente em casos de pressão de ar reduzida, as forças laterais são principalmente opostas pela parede lateral do pneu e, mais especificamente, compressão do cone interno 34 e tensão no cone externo 42, conferindo ao pneu uma rigidez lateral considerável, independentemente da pressão de ar contida.

[0042] Isso contrasta com um pneu padrão, em que a estabilidade lateral depende principalmente da pressão do ar e, como resultado, o pneu se deformará significativamente mais sob a mesma força lateral que o pneu da presente invenção, como mostrado na FIG. 1C.

[0043] De modo a manter a cavidade anular mencionada acima nas paredes laterais, o invólucro da carcaça do pneu da presente invenção define um volume que é menor do que seria teoricamente envolvido pela carcaça. Por outras palavras, o volume interno do pneu inflado é limitado por restrições mecânicas diferentes das proporcionadas pela deformação elástica da borracha da carcaça do pneu.

[0044] Para ilustrar essa definição esquematicamente, as FIGS. 14A e 14B são exemplos de duas construções geométricas que correspondem aproximadamente a secções transversais de dois envelopes semelhantes com volume significativamente diferente. Mais especificamente, as FIGS. 14A e 14B mostram ambos uma “forma de 6 lados” (2 lados “A” e 4 lados “B”) onde a FIG. 14B define uma área transversal significativamente maior do que a FIG. 14A. Se os lados da forma de 6 lados não são elásticas, então sob condições normais um envelope flexível como na FIG. 14A tenderá a se deformar para definir um volume maior como na FIG. 14B quando inflado, uma vez que o gás comprimido aplica forças para expandir o volume de um estado de pressão mais alta para um estado de pressão mais baixo.

[0045] De acordo com os ensinamentos da presente invenção, é desejável manter a forma inflada de volume restringido com uma cavidade anular nas paredes laterais, correspondendo a uma forma de parede lateral em forma de V, para fornecer mobilidade radial melhorada (tanto a compressão como a ligeira extensão de raio médio) para acomodar a deformação radial, correspondente à carga vertical, mantendo a relativa rigidez contra a deformação lateral.

[0046] Uma família de soluções para manutenção de uma forma com um recesso em forma de V em volta das paredes laterais é descrita no documento WO 2013/014676 A1 supramencionado, como discutido acima com referência à FIG. 2. FIG. 5A ilustra mais claramente o princípio de funcionamento usado para restringir a geometria. Nesse caso, a geometria é mantida empregando superfícies cônicas de ângulos opostos radialmente rígidos, cone interno (150) e cone externo (130), que resistem à inversão para fora da forma em V devido a um efeito de cunhagem entre as duas superfícies convergentes radialmente reforçadas. (Deve-se observar que a FIG. 5A foi novamente desenhada para ilustrar este princípio de operação. O conteúdo desse desenho é inovador, e nenhuma parte do desenho é admitida como técnica anterior, a não ser na medida em que o conteúdo é explicitamente citado pela publicação '676). A dependência do efeito de cunhagem acima requer que ambos os cones interno e externo sejam formados com considerável rigidez contra flexão radial, e que qualquer flexão sob carga ocorra são regiões localizadas nas extremidades dos cones e na junção dos cones.

[0047] De acordo com os ensinamentos da presente invenção, verificou-se que, em certos casos, podem ser fornecidas vantagens adicionais pela formação de pelo menos parte da porção radialmente externa do recesso da parede lateral, isto é, cone externo 42, a partir de material flexível que não está inerentemente endurecido o suficiente para proporcionar o efeito de cunha acima mencionado, como ilustrado na FIG. 5B. Isso permite o uso de material relativamente fino e flexível, capaz de acomodar grandes deflexões verticais.

[0048] A falta de rigidez inerente no cone externo 42 para impedir a flambagem radial de acordo com este aspecto da presente invenção requer uma abordagem alternativa para restringir o envelope do pneu de inverter para fora e ser esticado para o seu volume maior padrão, isto é, “inchar” como ilustrado esquematicamente na FIG. 14B.

[0049] Assim, de acordo com certas implementações particularmente preferidas do presente invento, a inversão para o exterior da primeira porção (“cone interior”) 38 da parede lateral é conseguida combinando: • uma configuração de limitação de circunferência substancialmente não elástica associada à primeira porção 38 de cada parede lateral; e • uma estrutura de reforço radial associada à primeira porção 38 de cada parede lateral, sendo a estrutura de reforço radial configurada para limitar a flexão radial da primeira porção 38 da parede lateral.

[0050] A combinação da configuração de limitação do perímetro e da estrutura de reforço radial em conjunto impedem a inversão para o exterior da primeira porção 38, mantendo, assim, a forma desejada do pneu com uma concavidade anular entre a região do rebordo e a região de ombro quando o pneu está montado em uma roda e inflado.

[0051] Uma primeira implementação não limitativa, mas particularmente preferida de uma configuração limitadora de circunferência e uma estrutura de reforço radial, ambas implementadas como estruturas integradas na parede lateral do pneu, é melhor vista nas FIGS. 5B-9C.

[0052] Assim, certas modalidades particularmente preferidas da presente invenção implementam a configuração limitadora da circunferência como uma disposição de pelo menos um filamento integrado na parede lateral. O filamento pode incluir um cabo ou correia de circunferencial flexível, não elástica 44 (melhor visto nas FIGS. 5B, 6 e 7) que se estende em torno do cone interno 42 e implementado de modo a limitar o aumento do ângulo α1. Adicionalmente, ou alternativamente, a configuração de limitação da circunferência pode incluir uma matriz de filamentos 46 mais finos integrados dentro do material da parede lateral como camadas de reforço. As propriedades de limitação da circunferência podem ser transmitidas utilizando uma camada alinhada perifericamente com ângulo zero. Mais preferencialmente, uma combinação de camadas alinhadas diagonalmente em camadas sucessivas com deflexões angulares opostas. A fixação de tais camadas em uma matriz de borracha dura é eficaz para fornecer as propriedades substancialmente não elásticas requeridas para a configuração de limitação de circunferência, como é bem conhecido na técnica de concepção de pneus, em que tais estruturas são vulgarmente designadas por "cintas", como usado em filamentos de pneu convencionais.

[0053] A correia circunferencial 44 e/ou os cintas não impõem um limite específico ao ângulo α1, mas limitam a circunferência total naquela região do cone interno 42. Como resultado, se uma porção do cone interno é defletida radialmente para dentro, outras regiões do cone interno tipicamente se expandem para fora além do raio médio da correia 44. Isto, por sua vez, permite que partes da banda de rodagem do pneu se espalhem para fora, para além da sua posição radial não distorcida (ou média), aumentando assim a capacidade do piso de manter o contato com a superfície subjacente em uma área estendida. Para facilitar a apresentação, um exemplo será apresentado na FIG. 8B onde é feita referência a regiões ao redor de um pneu em termos de direções das horas em um relógio, com 12 horas referindo-se ao topo do pneu, enquanto o lado inferior abaixo do eixo será referido como 6 horas. Como ilustrado na FIG. 8B, a região da banda de rodagem 30 às “6 horas” sofrendo compressão vertical tem sua distância do eixo reduzido do raio médio R0 até uma distância reduzida D1, enquanto regiões adjacentes próximas às extremidades da pegada de contato com o solo (“5 horas" e "7 horas") exibem uma distância ligeiramente maior do eixo D2. Sem limitar de qualquer forma a presente invenção, acredita-se que esta capacidade da banda rodagem se deslocar ligeiramente para fora do raio médio contribui para a capacidade do pneu para acomodar deformações como mostrado sem exibir o empenamento para dentro da banda de rodagem dentro da área de contato que comumente assola pneus convencionais trabalhando a pressão reduzida e/ou altas cargas.

[0054] A limitação global da circunferência imposta pela configuração limitadora da circunferência é suficiente para impedir a inversão para o exterior da primeira porção (cone interno) 38, sem depender da segunda porção 42 para suporte mecânico. Isto permite a utilização de uma porção exterior muito mais flexível do pneu e, em particular, da segunda porção 42, de modo que a segunda porção 42 atue preferivelmente como um diafragma, estirada entre a região de flexão 40 na extremidade da primeira porção 38 região de ombro 34 na borda da banda de rodagem 30, com consequentes vantagens, como será detalhado mais adiante.

[0055] O efeito geral dessa estrutura é tipicamente um perfil de parede lateral que pode suportar uma deflexão vertical significativamente maior do que outras abordagens, enquanto mantém alta rigidez lateral.

[0056] No que diz respeito à estrutura de reforço radial associada à primeira porção 38 de cada parede lateral, de acordo com certas implementações particularmente preferidas da presente invenção, isto é implementado incorporando elementos de endurecimento 48 alinhados radialmente dentro da primeira porção 38 de cada parede lateral. O termo "radial" neste contexto refere-se a uma direção situada dentro de um plano contendo o eixo central 32 do pneu. Os elementos de reforço 48 estão "radialmente alinhados" no sentido de que têm uma dimensão mais longa que está alinhada radialmente, enquanto são tipicamente estreitos em uma dimensão transversal. “Flexão radial” refere-se à mudança de forma conforme visto em uma seção transversal passando pelo eixo central 32, em contraste com a “flexão circunferencial”, que se relaciona a uma mudança de formato em relação a uma forma inicialmente circular vista ao longo de uma direção paralela à eixo 32. Os elementos de rigidez 48 podem ser blocos de material relativamente rígido, tais como metal, vários polímeros, madeira, materiais compósitos e/ou inserções de qualquer outro material com propriedades mecânicas adequadas.

[0057] As FIGS. 10A e 10B ilustram uma implementação adicional de uma estrutura de reforço radial na qual os elementos de reforço radialmente alinhados, por exemplo, fios de aço, são interligados por porções de ligação para formar um elemento 50, semelhante a mola, se estendendo em torno de parte ou todo o pneu para integração com a primeira porção 38 da parede lateral. O efeito de rigidez radial é fornecido principalmente pelas porções que se prolongam radialmente, enquanto a interconexão dessas porções serve principalmente para facilitar o posicionamento dos elementos durante o processo de produção do pneu, além de ajudar a evitar bordas afiadas e ganhar melhor integração e colagem com a matriz de borracha.

[0058] Voltando agora às FIGS. 11 e 12, estas ilustram uma implementação adicional de um pneu de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção em que a estrutura de reforço radial é implementada utilizando uma disposição de elementos de reforço externos posicionados em contato com uma superfície externa da primeira porção 38 da parede lateral. Especificamente, na implementação como ilustrado neste documento, o reforço radial é fornecido por um conjunto de nervuras externas 52. As nervuras 52 são, de preferência, ligadas no seu lado interior, isto é, mais perto do aro da roda, por um fio de reforço 54 e as suas bordas são impedidos pelo aro de se mover lateralmente para fora da carcaça. As extremidades radialmente mais exteriores das nervuras 52 são restritas por uma correia flexível circunferencial externa 56, fornecendo assim também a configuração de limitação da circunferência da primeira porção 38 que engata na superfície interna das nervuras quando infladas. As nervuras 52 têm, de preferência, uma rigidez relativamente elevada e, por conseguinte, suportarão forças laterais que podem desenvolver-se sob carga de veículo no caso de curva acentuada ou durante a condução em um declive lateral, da mesma maneira que os suportes integrados descritos acima. Esta modalidade pode oferecer vantagens de simplificação na fabricação e redução de custos, bem como permitir a substituição seletiva de uma carcaça de borracha interna relativamente simples e leve, enquanto mantém a estrutura de reforço para uso repetido.

[0059] Um outro exemplo de uma implementação de um pneu de acordo com outra modalidade preferida da presente invenção ilustrado nas FIGS. 13A e 13B. Neste caso, o pneu é dividido em uma parte interna 60 que fornece a região de talão 36 e a primeira porção 38, e uma parte exterior 62 que fornece uma segunda porção 42 integrada com os ombros 34 e a banda de rodagem 30. Todas as propriedades do pneu preferencialmente permanecem semelhantes às modalidades anteriores como descrito, mas esta variação permite diferentes métodos de produção para diferentes partes do pneu, por exemplo permitindo a utilização de cura por prensagem em um molde fechado para a parte interna 60 para alcançar melhor precisão, enquanto ainda emprega métodos tradicionais de cura de pneu baseados em cura de bexiga de vapor, para o resto do pneu.

[0060] Um exemplo não limitativo para implementar a interconexão mecânica entre as duas partes do pneu da FIG. 13A é melhor visto na vista ampliada da FIG. 13B. Neste caso, uma correia flexível periférica adicional 64 está integrada na segunda parte 62 e está localizada em relação de sobreposição à correia flexível periférica 44. Como a pressão do ar dentro do pneu força o envelope do pneu a aumentar o seu volume, a correia circunferencial interior 64 é restringida/restrita pela correia flexível circunferencial 44, e as duas partes 60 e 62 tornam-se cada vez mais apertadas juntas à medida que a pressão aumenta. Deve-se observar que esta abordagem é apenas uma dentre várias abordagens possíveis, e muitas outras abordagens para interconectar mecanicamente as duas partes podem ser usadas, como por exemplo, co-cura ou colagem usando reações químicas ou certas colas, após a cura, costura ou rebitagem.

[0061] É provável que a primeira parte 60 seja mais cara para produzir do que a segunda parte 62, mas vai desgastar menos durante o uso do pneu. Onde a interconexão entre as duas partes é implementada mecanicamente e reversivelmente, esta modalidade pode permitir a substituição de apenas uma parte do pneu no caso de uma parte (tal como a banda de rodagem 30) ser desgastada ou danificada antes da outra parte necessitar de substituição.

[0062] De acordo com todas as modalidades acima, certas implementações particularmente preferidas têm uma maioria de uma área da segunda porção (“cone exterior”) 42 implementada como uma estrutura de parede tipo diafragma. O termo "tipo diafragma" é utilizado neste documento na descrição e reivindica referir-se a uma estrutura que resiste à tensão, mas que colapsa com relativa facilidade sob forças de compressão no plano. Por exemplo, em um caso típico, uma parede lateral semelhante a um diafragma pode suportar uma tensão no plano aplicada de, pelo menos, uma ordem de grandeza maior do que a força de compressão no plano que pode ser suportada sem colapsar ou dobrar sobre si própria. A resistência da primeira porção (“cone interno”) 38 à inversão para fora de acordo com as várias modalidades descritas acima permite a redução dos requisitos de espessura e/ou rigidez na segunda parte 42 de modo a facilitar o uso de materiais de parede lateral finos e flexíveis a segunda porção 42, reduzindo também a resistência à flexão, aquecimento interno e taxa de desgaste. A estrutura resultante também tem capacidade aprimorada de operar sob pressão interna reduzida, ou “correr sem pressão interna”, mantendo a estabilidade lateral do pneu sob cargas laterais. Em certos exemplos não limitativos, sob carga vertical suficiente para reduzir uma distância vertical da banda de rodagem 30 da região de talão 36, a segunda porção 42 adota curvaturas sucessivas, como melhor se vê na FIG. 9B em que uma primeira curvatura é seguida por uma segunda curvatura oposta, formando assim o que é referido neste documento como uma forma de seção transversal em “S”. O termo "em forma de S" é utilizado neste documento para referir qualquer forma na qual uma direção de curvatura muda de um sentido para o sentido oposto, correspondendo a uma forma curva para a qual a segunda derivada muda de sinal.

[0063] A segunda porção 42 em certas modalidades preferidas inclui sobre a maior parte das suas camadas na diagonal da área incluindo roscas orientadas em ângulos oblíquos para a direção radial, para transferência de torque/forças da região de deflexão 40 para a região de ombro 34. Estas camadas diagonais podem ser importantes em certas modalidades para suportar melhor as cargas que suspendem a roda do veículo do pneu, bem como a transferência do torque de condução e de frenagem. As camadas são mais preferencialmente em duas direções espirais opostas, que também podem ser referidas como “camadas enviesadas”, fornecendo assim torque efetivo e transferência de força sob uma ampla gama de condições operacionais da região de talão 36, através da primeira porção 38 e segunda porção 42 a ombro 34 e banda de rodagem 30.

[0064] Em todos os outros aspectos, as características, materiais e processos de produção utilizados para implementar as várias modalidades da presente invenção são semelhantes às características convencionais, materiais e processos de produção utilizados na técnica. Assim, por exemplo, as estruturas das regiões de talão 36, e as regiões de ombro 34 e da banda de rodagem 30, são tipicamente semelhantes às estruturas de pneus radiais convencionais, empregando várias camadas e reforços, com várias camadas diferentes de borracha, de preferência, curadas em conjunto para formar as várias estruturas requeridas para o talão e a banda de rodagem, todos como é conhecido na técnica.

[0065] Os pneus da invenção são montados em uma roda com um aro 70, que tipicamente um aro de pneu padrão, geralmente feito de aço, e deve ser considerado como uma superfície rígida. O aro fornece a carga vertical, a carga lateral e o torque de direção/frenagem de um veículo através do pneu até o solo 72. O aro, quando equipado com pneus, faz parte da câmara de ar 74 que suporta as cargas que são transportadas pelo pneu.

[0066] Uma série de outras características preferidas típicas de uma implementação específica dos pneus da presente invenção são melhor visualizadas na vista em corte ampliada da FIG. 7. A região de talão 36 inclui tipicamente um fio de talão 76, normalmente formado a partir de fios de aço enrolados várias vezes para formar um anel não elástico de circunferência fixa fechada. As camadas da estrutura do pneu incluem tipicamente uma camada de borracha de forro interior 78, tendo baixa permeabilidade ao ar, normalmente usada como a superfície interna dos pneus sem câmara de ar.

[0067] Camadas adicionais da estrutura do pneu incluem, de preferência, uma camada radial de carcaça 80 formada a partir de tecido direcional ou cordas de aço, com a orientação das cordas de modo que as cordas sejam colocadas ao longo da direção radial de modo a que a camada não seja elástica na direção radial. A camada radial da carcaça corre, de preferência, ao longo de todo o aspecto radial do pneu, desde o talão ao talão. Em certos casos, esta camada radial é suplementada por camadas adicionais 82, em torno de toda ou parte da carcaça, que podem incluir camadas radiais adicionais e/ou várias camadas diagonais, como as mencionadas acima. As camadas adicionais podem também servir uma função de segurar a correia circunferencial 44 no lugar durante a fabricação do pneu.

[0068] Em certas implementações, pode ser desejável fornecer um conjunto de nervuras de borracha 84 na região de deflexão 40. As nervuras 84 atuam como um suporte para limitar a deflexão da região 40 até um raio mínimo desejado, ajudando assim a impedir o dobramento apertado (raio pequeno) da parede lateral sob o efeito da pressão no interior da câmara de ar 74 que poderia de outro modo resultar em tensão localizada aplicada à borracha e às camadas, possivelmente levando a um ponto de ruptura.

[0069] Em certos casos preferidos, a região de ombro 34 é reforçada por uma correia de ombro circunferencial 86, que é tipicamente uma correia feita de fios de aço ou têxteis, poliéster, ou aramida/KEVLAR® etc. cabos semelhantes à correia circunferencial 44 fio de talão 76. A correia de ombro circunferencial 86 é, de preferência, implementada com alta flexibilidade na direção circunferencial mas ajuda a restringir o diâmetro da região de ombro 34 sob as forças aplicadas pela pressão do ar. A correia de ombro 86 pode ser ancorada na posição por um envoltório da correia de ombro 88, tipicamente formado de tecido orientado paralelamente à direção radial que se estende ao longo da banda de rodagem. A banda de rodagem 30 é, de preferência, reforçado por um certo número de correias cintas 90, que são correias feitas de cordas de aço ou outro material/tecido, tais como nylon, poliéster-nylon ou outros tecidos, tipicamente orientados paralelamente ou com inclinação relativamente pequena à direção circunferencial. Em algumas implementações, as correias de cinta 90 são formadas por camadas sucessivas de camada de inclinação oposta em relação à direção circunferencial, por exemplo, em ângulos de ±20°. As correias de cinta 90 têm flexibilidade relativamente alta na direção circunferencial, isto é, contribuem com baixa resistência quando o pneu é desviado sob carga na direção vertical, mas formam uma região não elástica que se estende circunferencialmente em torno da banda de rodagem 30. Em algumas implementações, uma ou mais correias radiais adicionais podem também ser usadas para aumentar a rigidez da banda de rodagem 30 na direção lateral.

[0070] A banda de rodagem 30 é, de preferência, feito de borracha configurada para fornecer torque do pneu ao solo 72. O design da banda de rodagem varia de acordo com as especificações do pneu e pode incluir características para facilitar a drenagem de água durante o trajeto em uma estrada pavimentada ou para obter alta aderência durante o deslocamento em solo macio.

[0071] Na medida em que as reivindicações anexadas foram redigidas sem múltiplas dependências, isso foi feito apenas para acomodar requisitos formais em jurisdições que não permitem tais dependências múltiplas. Deve- se observar que todas as combinações possíveis de características que seriam implícitas ao se tornar as reivindicações dependentes de múltiplas dependências são explicitamente previstas e devem ser consideradas parte da invenção.

[0072] Será apreciado que as descrições acima se destinam apenas a servir como exemplos, e que muitas outras modalidades são possíveis dentro do escopo da presente invenção, como definido nas reivindicações anexas.

Claims

1. Pneu pneumático, compreendendo: (a) uma banda de rodagem substancialmente não elástica (30) envolvendo o eixo de um pneu (32), estendendo-se a referida banda de rodagem entre duas regiões de ombro (34); (b) duas regiões de talão (36) não elásticas para montar o pneu em uma roda (70); (c) duas paredes laterais, cada uma das referidas paredes laterais compreendendo uma primeira porção (38) que se estende para dentro em relação a uma largura do pneu de uma das referidas regiões de talão (36) para uma região de deflexão (40) e uma segunda porção (42) estendendo- se para fora em relação à largura do pneu da referida região de deflexão (40) para uma das referidas regiões de ombro (34) correspondentes; caracterizado pelo fato de que o pneu pneumático compreende adicionalmente: (d) uma configuração de limitação de circunferência substancialmente não elástica associada à referida primeira porção (38) de cada uma das referidas paredes laterais, envolvendo o referido eixo do pneu e localizada para dentro em relação a uma largura do pneu das referidas regiões de talão (36), a referida configuração de limitação de circunferência substancialmente não elástica compreendendo um arranjo de pelo menos um filamento (44, 45, 56) associado à referida primeira porção (38) de cada uma das referidas paredes laterais; e (e) uma estrutura de reforço radial incluindo uma pluralidade de elementos de reforço (48, 50, 52) que se estendem radialmente associada à referida primeira porção (38) de cada uma das referidas paredes laterais e configurada para limitar a flexão radial da referida primeira porção (38) da referida parede lateral, em que a referida configuração de limitação de circunferência e a referida estrutura de reforço radial são configuradas de tal modo que, quando o pneu pneumático for montado em uma roda (70) e inflado, a referida configuração de limitação de circunferência limita uma circunferência total de uma região da referida primeira porção (38) localizada para dentro em relação a uma largura do pneu das referidas regiões de talão (36), desse modo impedindo a inversão para o exterior da referida primeira porção (38) de cada uma das referidas paredes laterais de modo a manter uma concavidade anular entre a referida região de talão (36) e a referida região de ombro.

2. Pneu pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido pelo menos um filamento (44, 46) é integrado na referida parede lateral.

3. Pneu pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os referidos elementos de reforço (48, 50) que se estendem radialmente são integrados na referida parede lateral.

4. Pneu pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os referidos elementos de reforço que se estendem radialmente são implementados como uma pluralidade de camadas de fios de aço radialmente alinhados, fixos em uma matriz de borracha.

5. Pneu pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo de que os referidos elementos de reforço (52) que se estendem radialmente são implementados como elementos de reforço externos implantados em contato com uma superfície externa da referida primeira porção (38) da referida parede lateral.

6. Pneu pneumático, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o referido pelo menos um filamento da referida configuração de limitação de circunferência é implementado como uma correia flexível circunferencial (56) integrada nos referidos elementos de reforço externos.

7. Pneu pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte de uma área da referida segunda porção (42) da referida parede lateral tem uma estrutura de parede flexível.

8. Pneu pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a maioria de uma área da referida segunda porção (42) da referida parede lateral tem uma estrutura de parede flexível que muda a curvatura para acomodar variações na distância da referida banda de rodagem (30) da referida região de talão (36).

9. Pneu pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte de uma área da referida segunda porção (42) da referida parede lateral compreende camadas diagonais, incluindo filamentos orientados em ângulos oblíquos para uma direção radial.

10. Pneu pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a maioria de uma área da referida segunda porção (42) da referida parede lateral compreende camadas diagonais incluindo filamentos orientados em ângulos oblíquos para uma direção radial.