BRPI0905066A2

BRPI0905066A2 - pneu radial de aeronave

Info

Publication number: BRPI0905066A2
Application number: BRPI0905066-3A2A
Authority: BR
Inventors: Kiyoshi Ueyoko; Clarence Byrd Alsobrook; Badal Das
Original assignee: Goodyear Tire & Rubber
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2013-07-30
Also published as: US20100147434A1; CN101746501B; CN101746501A; JP2010137854A; EP2196327A2; EP2196327A3; US8376011B2; EP2196327B1; JP5599602B2

Abstract

PNEU RADIAL DE AERONAVE. Um pneu de aeronave radial pneumático é descrito tendo um B/A variando entre 60-70%, em que B é a largura do pneu entre o flange da roda, e A é a largura do pneu inflado sob pressão nominal. O pneu pode ainda opcionalmente incluir uma porção de talão de pneu tendo uma relação Ra/Fr1 que varia de cerca de 1 até cerca de 2.1, em que: Ra é o raio de escora do pneu não inflado e em uma condição nova e não usada, e Fr1 é o raio elíptico do flange da roda na seção de escora do pneu. O pneu pode ainda opcionalmente incluir uma relação SW/TS que varia de cerca de 0.1 até cerca de 0.5, em que SW é a espessura do forro na área A, TS é a espessura total da borracha da parede lateral total na área A, em que A é definida como a região na parede lateral que tem uma extremidade radial inferior definida pelo ponto de contrato entre o flange e o pneu inflado em condições inflada e não carregada, e uma extremidade radial superior Ah definida pelo ponto de contato do flange da roda quando o pneu está inflado e a carga nominal de 100%.

Description

"PNEU RADIAL DE AERONAVE" Esta invenção refere-se, em geral, a pneus de lona radial e, mais particularmente, a pneus sujeito a cargas muito pesadas e altas pressões.

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO Os pneus de aeronave são sujeitos a condições operacionais extremas devido à

carga pesada por pneu acoplado à alta velocidade da aeronave. Devido ao carregamento pesado, os pneus ficam sujeitos a deflexão muito maior do que pneus de automóvel ou de caminhão.

Os pneus de aeronave têm duas construções comuns: diagonais ou radiais. Acima de 80% dos pneus de aeronave são diagonais, o que significa que eles têm um revestimento feito de camadas de camadas alternadas de lona que ficam em ângulos alternados substan- cialmente menores do que 90 graus em relação à linha de centro da banda de rodagem. Entretanto, pneus radiais estão se tornando mais comuns, pois os fabricantes de fuselagem buscam pesos mais leves. Os pneus radiais são como pneus de automóvel no que se refere a eles terem a lona orientada a substancialmente 90 graus em relação à linha de centro da banda de rodagem. Os pneus de aeronave são fabricados em uma variedade de tamanhos, entretanto, a faixa de tamanho H tem sido historicamente um pneu diagonal. Devido à ten- dência moderna, é desejável que pneus radiais de aeronave estejam disponíveis no tama- nho H. Isto não foi possível no passado porque eles têm mais deflexão no costado devido a curvatura sob carga. O resultado e que os pneus radiais podem ter uma geração de calor aumentada e fadiga mecânica na área de talão do pneu. Também pode haver problemas de fissuração de talão e arranhadura na região de talão, bem como deformação de borracha abaixo do núcleo de talão.

Desse modo, é desejado um pneu radial aperfeiçoado com resistência aumentada a fadiga e curvatura.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um primeiro aspecto da invenção é um pneu de aeronave pneumático tendo uma carcaça radial, banda de rodagem, um reforço de coroa, incluindo uma ou mais camadas de correia ou tiras reforçadas por cordonéis orientados em relação ao sentido circunferencial em um ângulo de entre 0o e 45° com respeito ao plano equatorial do pneu. O B/Ao do pneu varia entre 60-70 %, em que B é a largura do pneu entre o flange da roda, e A é o pneu in- flado sob pressão nominal.

Um segundo aspecto da invenção, incluindo um pneu de aeronave pneumático ten- do uma carcaça radial, banda de rodagem, um reforço de coroa tendo uma ou mais cama- das de correia ou tiras reforçadas por cordonéis orientados em relação ao sentido circunfe- rencial em um ângulo de entre O0 e 45° com respeito ao plano equatorial do pneu. O pneu inclui uma proporção b/Ao que varia de cerca de 0,6 a cerca de 0,7, em que B é a largura do pneu entre o flange da roda, e A é a largura do pneu inflado sob pressão nominal. O pneu pode ainda incluir opcionalmente uma porção de talão de pneu tendo uma relação Ra/Fr1 que varia de cerca de 0,6 até cerca de 2,1, em que: Ra é o raio do pneu do costado de talão não inflado e em uma condição nova e não usada, e Fr1 é o rádio elíptico máximo do flange da roda. O pneu pode incluir ainda opcionalmente uma proporção SW / TS que varia de cer- ca de 0,1 até cerca de 0,5, em que SW é a espessura do tecido de monofilamento na área A, TS é a espessura de borracha total do costado na área A, em que A é definida como a região no costado que tem uma extremidade radial inferior definida pelo ponto de contato entre o flange e o pneu em condição inflada e não carregada, e uma extremidade radial su- perior Ah definida pelo ponto de contato do flange de pneu quando o pneu está inflado, e com 100% de carga nominal.

Definições

"Vértice" significa um elastômero não reforçado posicionado radialmente acima de um núcleo de talão.

"Relação de aspecto" do pneu significa a relação entre sua altura de seção em re-

lação a sua largura de seção multiplicada por 100% para expressão como porcentagem.

"Axial" e "axialmente" significa linhas ou sentidos que são paralelas ao eixo de rota- ção do pneu.

"Talão" significa aquela parte do pneu compreendendo um membro de tração anu- lar enrolado por, ou de outro modo afixado aos cordonéis de lona e conformado, com ou sem outros elementos de reforço, tais como tecidos de talão, destroçadores, vértices, prote- tores de ponta e tecido de monofilamentos, para se adaptarem ao aro do desenho.

"Correia ou estrutura de reforço contra ruptura" significa pelo menos duas camadas de lonas de cordonéis paralelos, tecido ou não tecido, subjazendo a banda de rodagem, não ancoradas ao talão, e tendo ambos os ângulos de cordonéis esquerdo e direito na faixa de 5o a 45° com respeito ao plano equatorial do pneu.

"Pneu de lona diagonal" significa um pneu tendo uma carcaça com cordonéis refor- çados na lona da carcaça estendendo-se diagonalmente através do pneu de núcleo de talão a núcleo de talão em um ângulo de cerca de 25°-65° com respeito ao plano equatorial do pneu. Os cordonéis correm em ângulos opostos em camadas alternadas.

"Carcaça" significa a estrutura de pneu separada da banda de rodagem com estru- tura de correia, abaixo da banda de rodagem, e borracha de costado sobre as lonas, mas incluindo os talões.

"Circunferencial" significa linhas ou sentido estendendo-se ao longo do perímetro da superfície da banda de rodagem anular perpendicular ao sentido axial.

"Tecido de monofilamentos" referem-se a tiras estreitas de material colocado em torno da parte externa do talão para proteger lonas de cordonel em relação ao aro, distribuí- rem flexão acima do aro, e vedar o pneu.

"Cordonel" significa uma das pernas de reforço da qual as lonas de um pneu são compostas.

"Plano equatorial (em inglês, EP)" significa o plano perpendicular em relação ao ei- xo de rotação de pneu e passando através do centro de sua banda de rodagem.

"tecido de talão" significa um tecido reforçado enrolado em torno da núcleo de talão.

"Impressão" significa a área de contato da banda de rodagem do pneu com uma superfície a velocidade zero e sob carga e pressão normais.

"Pneu tipo H" significa uma faixa BIA0 de entre 60-70 %, em que B é a largura entre o flange da roda, e A0 é a largura de pneu inflado sob pressão nominal.

"Perfil interno" significa a camada ou camadas de elastômero ou outro material que forma a superfície interna de um pneu sem câmara e que contêm o fluido de insuflação para dentro do pneu.

"Proporção líquido-bruto" significa a proporção da borracha de banda de rodagem de pneu que faz contato com a superfície de rodagem enquanto na impressão, dividida pela área da banda de rodagem na impressão incluindo porção de não contato, tais como os sul- cos.

"Pressão de inflação normal" refere-se à pressão de inflação e carga nominal proje- tada específica designada pela organização de padronização apropriada para condição de serviço do pneu.

Breve Descrição dos Desenhos

A invenção será observada por meio de exemplo e fazendo-se referência ao dese- nhos anexos, em que:

A fig. 1 é uma vista em seção transversal de um pneu radial pneumático empregan-

do o projeto de núcleo de talão da presente invenção;

A fig. 2 é uma vista em seção transversal da porção de talão de pneu da fig. 1;

A fig. 3 é um gráfico de pressão de contato de roda da presente invenção; e

A fig. 4 é um gráfico de geração de calor de talão versus distância de rolamento da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Fazendo-se referência à fig. 1, é mostrada uma vista em seção transversal de um pneu de lona radial 100. O pneu 100, como ilustrado, é uma construção para uso em um pneu de aeronave. O pneu 100 por meio de exemplo é um pneu de aeronave radial exposto a altas pressões internas e cargas extremamente fortes. A invenção não se limita a um pneu de aeronave, e pôde ser usada em outros pneus, tais como escavadora de solo, caminhões comerciais e pneus para fora de estrada. O pneu 100 é um pneu de lona radial de construção do tipo sem câmara. O pneu 100 tem um perfil interno imperioso de ar 22 que contém fluido ou ar sob pressão. Radial- mente para fora do perfil interno 22 encontra-se uma ou mais lonas radiais 20. Cada lona 20 estende-se a partir de um membro de tração anular comumente referido como um núcleo de talão 30. Como mostrado, as lonas 20 podem enrolar-se sobre o núcleo de talão 30 ou virar axialmente para fora e para cima formando uma aba de lona ou virando alternativamente axialmente para dentro e para baixo do núcleo de talão 30. As lonas podem ser ancoradas ao talão utilizando outras configurações conhecidas por aqueles que são versados na arte.

Radialmente acima do núcleo de talão 30 encontra-se um primeiro vértice de borra- cha 40. O primeiro vértice de borracha é na forma preferencialmente triangular, e preferen- cialmente não se estende além do ponto Ah, que é explicado mais detalhadamente abaixo. Um tecido de talão 31 é enrolado em torno do primeiro vértice e núcleo de talão, e tem ex- tremidades radialmente para dentro do vértice 40. Preferencialmente radialmente abaixo das lonas 20 encontra-se um tecido de monofilamento 11, que se estende de uma posição radi- almente para dentro do talão até a ponta de talão, e então até cabo do talão, para uma posi- ção radialmente para fora do talão, terminando em um ponto Ch 13. É preferível que o teci- do de monofilamento 11 se estenda radialmente para fora, de modo que a extremidade Ch 13 fique radialmente para fora de Ah. A é a área de contato do pneu com o flange da roda, e tem um ponto inferior Ai definido pela borda de contato inflada, mas em condição não carre- gada, e um limite superior Ah em condições infladas sob carga nominal de 100%.

Axialmente para fora das lonas 20 encontra-se um segundo vértice opcional 43 que consiste de uma tira alongada de material elastomérico estendendo-se radialmente para fora do talão adjacente ao tecido de monofilamento. Este vértice 43 é interposto entre o costado 9, o tecido de monofilamento 11 e a lona 20. Radialmente para fora das lonas de carcaça 20 existe uma pluralidade de camadas

de reforço de correia 50, cada camada é reforçada com cordonéis 51. Uma camada de teci- do 53 é mostrada radialmente para fora das camadas de correia 50. Acima da camada de tecido 53 encontra-se uma banda de rodagem 18, como mostrado, a banca de rodagem 18 tem uma pluralidade de sulcos circunferencialmente contínuos 17. A estrutura de pneu 100 como mencionada é um exemplo de um tipo de estruturas

de pneu que pode utilizar o núcleo de talão 30 da presente invenção. Embora o pneu 100 mostrado seja uma estrutura de pneu de aeronave, a invenção também é usável em outros pneus, tais como, por exemplo, pneus de caminhão, pneus de uso fora de estrada, ou pneus de serviço pesado altamente carregados. Com referência à fig. 2, é mostrado o núcleo de talão 30 da presente invenção. Como ilustrado, o núcleo central 33 é mostrado como um arame simples ou haste 34 enrolado a 360°. As extremidades do arame 34 são preferenci- almente soldadas para formarem uma alça contínua ou núcleo central 33. O núcleo central 33 é feito de uma liga de alumínio, ou outra liga metálica leve, tal como magnésio, titânio, ou qualquer liga metálica que tenha um peso menor que aço.

O alumínio é uma liga ideal pelo fato de que ele provê excelente resistência à cor- rosão quando usado com aço, e ele é muito forte na junta soldada. O alumínio pode ser temperado, aumentando ainda mais o limite de resistência à tração do núcleo central 33. O limite de resistência à tração das ligas de alumínio 6061 pode variar na faixa de 125 MPa para 6061T0 até 310 MPa para 6061T6. As ligas de alumínio em faixa de 6061T4 têm rela- ções de resistência ótimas enquanto mantêm excelente ductilidade.

Como ilustrado adicionalmente, o núcleo central 33 é enrolado por um revestimento de duas ou mais camadas de revestimento 35, preferencialmente pelo menos duas cama- das de revestimento 35. Os arames 36 das camadas de revestimento são de aço helicoi- dalmente ou espiralmente enrolados sobre o núcleo central 33. A invenção não se limita ao núcleo de talão ilustrado, e outros desenhos de talão podem ser utilizados.

O desenho de área de talão da presente invenção reduz o problema de fissuração e deformação de talão, reduzindo pressão de contato da roda de pneu e reduzindo geração de calor. Como mais bem mostrado na fig. 2, o pneu tem um raio Ra. O Ra é medido em um pneu não usado ou novo, e antes de ser montado no aro. O ponto central do raio Ra fica localizado fora do pneu, resultando em uma curvatura côncava na porção de contato de aro de pneu. Se o flange selecionado para uso tem uma forma elíptica com o raio máximo FR1, então Ra deverá variar de valor de 0,6 até 2,1 vezes Fr1, e mais preferencialmente de cerca de 1,3 até cerca de 2,1 vezes Fr1. Isto resulta em geração de calor reduzida provocada por fricção do talão contra o flange.

O talão da presente invenção é projetado para ter uma proporção de compressão de talão de menos do que cerca de 24%, e mais preferencialmente menos do que cerca de 18%. A proporção de compressão de talão pode ser definida por t1/T, em que: t1 é a espes- sura de interferência de borracha de tecido de monofilamento entre o aro e o pneu, medida abaixo do centro do núcleo de talão perpendicular à superfície de assento do talão de pneu 14. A t1 pode ser calculada substraindo-se o raio de assento de talão do raio de flange de aro. T é a espessura do material total abaixo do núcleo de talão medido em um sentido radi- al ao longo da linha central do núcleo de talão, desde a borda mais interna radialmente 15 do núcleo de talão 33 até a borda mais interna radialmente da área de talão 14.

Portanto,

γ < 0,24; e mais preferencialmente, γ < 0,18

Para melhorar a durabilidade do talão, outro parâmetro importante é definido pela seguinte relação:

^ = 0,1-0,5 TS Em que: SW é um calibre de espessura do costado no ponto A;

A é a área de contato do pneu com o flange da roda, e tem um ponto inferior A1 de- finido pela borda de contato em condição inflada, mais não carregada e um limite superior Ah em condição inflada, mais carregada sob carga nominal de 100%; TS é uma espessura da borracha do costado e outros componentes de borracha, tal como vértice, que fica axial- mente para fora da lona, conforme medido no ponto Ah.

A tabela I, abaixo, lista valores tabulados e resultados para pneus do exemplo 1 a 6. Todos os pneus eram do seguinte tamanho: H37.5x12.0R19 20PR montados em tamanho de roda: H37.5x12.0R19 com uma forma elíptica e a largura entre o flange da roda de 7.75". Os parâmetros Ra1 Fr1, T, t1, TS, Swforam determinados. Todos os pneus da tabela I foram sujeitos a um índice de distância de taxiamento, que é medido em cada pneu testado em um testador de pneu dinâmico, a uma carga nominal de 25,600 Ibs a um pressão nominal de 212 psi, a uma velocidade de teste de 40 mph sob uma carga de teste de 51200 lbs. O pneu foi rodado continuamente nas condições de teste até o pneu estourar. Cada construção de pneu constante da tabela 1 foi sujeita a um teste TSO FAA.

Após o teste, foi determinado para cada pneu por inspeção visual e medição da largura, pro- fundidade e extensão de fissuração na área de talão. A deformação de talão abaixo do nú- cleo de talão no assento de talão também foi medida, com o intuito de medir o calibre de profundidade da deformação. Para todos os três índices, quanto maior o valor numérico, melhor o desempenho. Assim, o pneu com melhor desempenho para todos os três índices foram os exemplos 5 e 6 da presente invenção.

Tabela I

Exemplo 1 Exemplo 2 Exemplo 3 Exemplo 4 Exemplo 5 Exemplo 6 Ra (mm) 71 50 19,8 10 19,8 19,8 Fr1 (mm) 19,7 19,7 19,7 19,7 19,7 19,7 T (mm) 13,1 13,6 11,4 11,4 11,4 11,4 t1 (mm) 3,8 4,3 1,8 1,8 1,3 1,3 TS (mm) 8 8,5 16 16 11 11 SW (mm) 6 6 3 5 3 3 Ch-Ah (mm) 3,5 6,5 -16,5 3,5 3,5 3,5 Ra/Fr1 3,60 2,54 1,01 0,51 1,01 1,01 BCP(t1/T) 0,29 0,32 0,16 0,16 0,11 0,11 SW/TS 0,75 0,71 0,19 0,31 0,27 0,27 (índice) de distância de Taxia- mento 100 98 145 118 140 145 (índice) de deforma- ção de talão abai- xo do nú- cleo de talão 100 92 120 120 130 130 (índice) de Tecido de monofila- mento 100 100 83 97 120 120

A fig. 3 ilustra resultados de teste de pressão de contato tomados para o pneu do exemplo 1 e pneu do exemplo 5 da presente invenção. Os resultados do teste do pneu do exemplo 1 indicaram uma pressão de contato de pico no ponto médio entre a ponta e o cal- canhar. O valor de pressão de contato máximo para o pneu do exemplo 1 foi 4 vezes maior do que o do pneu do exemplo 5. Desse modo, o pneu do exemplo 5 mostrou melhor desem- penho.

A figura 4 ilustra dados de teste atuais de temperatura de talão versus (índice) de distância para o pneu do exemplo 1, o pneu do exemplo 2 e o pneu do exemplo 6. Como era desejada uma temperatura de talão baixa, o pneu do exemplo 6 teve o melhor desempenho.

Variações da presente invenção são possíveis à luz da descrição da mesma neste

documento. Embora certas formas de realização representativas e detalhes atenham sido mostrados para o propósito de ilustrar a invenção objeto, ficará aparente para aqueles que são versados na arte que várias mudanças e modificações podem ser feitas na mesma sem se afastar do escopo da invenção objeto. É importante, por conseguinte, compreender que mudanças podem ser feitas nas formas de realização particulares descritas que estariam dentro do escopo totalmente pretendido da invenção, conforme definido pelas reivindicações anexas a seguir.

Claims

1. Pneu de aeronave pneumático, CARACTERIZADO pelo fato de que tem uma carcaça radial, banda de rodagem, um reforço de coroa compreendendo uma ou mais ca- madas de correia ou tiras reforçadas por cordonéis orientados em relação ao sentido circun- ferencial em um ângulo de entre 0° e 45° com respeito ao plano equatorial do pneu, e a pro- porção B/Aq do pneu varia entre 0,6 a 0,7, em que B é a largura entre o flange da roda, e A0 é a largura do pneu inflado sob pressão nominal.

2. Pneu pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que tem um núcleo de talão formado por uma pluralidade de arames de revestimento envelopando um núcleo central que é de um material de liga metálica de peso leve tendo um peso menor do que metal de aço.

3. Pneu pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que dito pneu é montado sobre uma roda tendo um flange que tem uma forma elíptica na região que se conjuga com uma porção de calcanhar do pneu.

4. Pneu pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a porção de talão de pneu tendo uma relação Ra/Fr1 que varia de 0,6 a 2,1, em que: Ra é o raio de porção de talão de pneu não inflado e em uma nova ou não usada condição, e o ponto central do raio Ra está localizado fora do pneu, e Fr1 é o raio elíptico máximo do flange da roda.

5. Pneu pneumático, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a proporção de compressão de talão t1/T do material sob o núcleo de talão sobre a roda em uma condição nova ou não usada é menor do que 24%, em que t1 é uma espessu- ra de interferência da borracha sob o do núcleo de talão, e T é a espessura total do material radialmente para dentro ou sob o núcleo de talão.

6. Pneu pneumático, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a proporção de compressão de talão t1/T é menor do que 18%.

7. Pneu pneumático, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a extremidade de tecido de monofilamento fica radialmente para fora de Ah, em que Ah é definido pelo ponto de contato de flange de roda de pneu quando o pneu está inflado e a uma carga nominal de 100%.

8. Pneu pneumático, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que SW / TS varia de 0,1 a 0,5, em que SW é a espessura do tecido de monofilamento na área A, TS é a espessura total da borracha da costado na área A, em que A é definida como a região no costado que tem um ponto de extremidade radial inferior definido pelo ponto de contato entre o flange e o pneu em condição inflada e não carregada, e um ponto de extremidade radial superior definido pelo ponto de contato de flange de roda de pneu quando o pneu está inflado e a carga nominal de 100%.

9. Pneu pneumático, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o tecido de monofilamento é feito de borracha tendo uma faixa de módulo (M300) a 300% de 5 a 15mpa.

10. Pneu de aeronave pneumático, CARACTERIZADO pelo fato de que tem uma carcaça radial, banda de rodagem, um reforço de coroa compreendendo uma ou mais ca- madas de correia ou tiras reforçadas por cordonéis orientados em relação ao sentido circun- ferencial em um ângulo de entre 0o e 45° com relação ao plano equatorial do pneu, e a proporção B/Ao do pneu varia entre 0,6 a 0,7, em que B é a largura entre o flan- ge da roda, e Ao é a largura do pneu inflado sob pressão nominal, a porção de talão de pneu tendo uma relação Ra/Fr1 que varia de 0,6 a 2,1, em que: Ra é o raio da porção de talão de pneu inflado e em uma condição nova e não usada, e tem um ponto central do raio Ra que está localizado fora do pneu e Fr1 é o raio elíptico má- ximo do flange da roda; e a proporção SW / TS varia de 0,1 a 0,5, em que SW é a espessura do tecido de monofilamento na área A, TS é a espessura do costado na área A, em que A é definida co- mo região no costado que tem um ponto de extremidade radial inferior definido pelo ponto de contato entre o flange e o pneu em condição inflada e não carregada, e um ponto de ex- tremidade radial superior AH definido pelo ponto de contato do flange da roda de pneu quando o pneu está inflado e a carga nominal de 100%.