BRPI1106827A2 - Pneumático de passageiros tendo baixa resistência ao rolamento com tração molhada e desgaste de banda de rodagem - Google Patents

Abstract

PNEUMÁTICO DE PASSAGEIROS TENDO BAIXA RESISTÉNCIA AO ROLAMENTO COM TRAÇÃO MOLHADA E DESGASTE DE BANDA DE RODAGEM. Um pneumático tendo uma banda de rodagem inclui uma camada de banda de rodagem externa e uma camada de banda de rodagem interna. A camada de banda de rodagem interna inclui um de um primeiro composto elastomérico e um segundo composto elastomérico. A camada de banda de rodagem externa inclui o outro de os primeiro e segundo compostos elastoméricos. O segundo composto elastomérico tem uma menor resistência ao rolamento e maior resistência ao desgaste de banda de rodagem que aquelas do primeiro composto elastomérico. A camada de banda de rodagem interna aumenta em espessura ao longo de pelo menos uma parte na direção de largura da camada de banda de rodagem externa com uma espessura máxima de uma de a camada de banda de rodagem interna e a camada de banda de rodagem externa ocorrendo perto de pelo menos um de um primeiro ombro e um segundo ombro da banda de rodagem. A medida que a banda de rodagem desgasta, a camada de banda de rodagem interna define uma maior proporção de uma superfície de operação da banda de rodagem.

Description

“PNEUMÁTICO DE PASSAGEIROS TENDO BAIXA RESISTÊNCIA AO ROLAMENTO COM TRAÇÃO MOLHADA E DESGASTE DE BANDA DE RODAGEM”

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO

Este pedido reivindica o benefício do pedido de patente US 12/943.584, depositado em 10 de novembro de 2010, e é um pedido de continuação do mesmo.

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção de uma maneira geral diz respeito a pneumáticos radiais e, mais particularmente, a um pneumático radial para um veículo de passageiros que mantém uma baixa resistência ao rolamento enquanto tendo boa tração molhada e baixo desgaste de banda de rodagem por toda a vida útil do pneumático.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

O propósito primário da banda de rodagem é fornecer tração com a superfície de estrada. Tração suficiente é particularmente importante em condições meteorológicas severas quando a superfície de estrada está coberta com precipitação. Para manter tração em 15 condições de estrada abaixo daquelas ideais, a banda de rodagem muito frequentemente é projetada com um modelo de banda de rodagem. O modelo de banda de rodagem consiste de uma ou mais ranhuras ou canais na superfície do pneumático. As ranhuras podem dividir a banda de rodagem em regiões, frequentemente referidas como “garras”. As ranhuras ajudam a banda de rodagem a manter tração com a estrada ao permitir à banda de rodagem 20 expelir precipitação entre as garras e a superfície de estrada. Tração também é dependente da composição da banda de rodagem. Composições com boa tração são conhecidas, mas simplesmente selecionar uma composição para tração melhorada pode ter repercussões negativas nas outras características do pneumático, tal como exposto a seguir, tais como a resistência ao desgaste e resistência ao rolamento.

A resistência ao rolamento do pneumático influi na eficiência de combustível do veí

culo. É desejável reduzir a resistência ao rolamento para aumentar eficiência de combustível. De uma maneira geral, à medida que um pneumático desgasta sua resistência ao rolamento diminui porque a massa do pneumático diminui. Tal como tração, resistência ao rolamento também é dependente da composição do pneumático. Entretanto, embora compostos 30 tendo baixa resistência ao rolamento sejam desejáveis para eficiência de combustível melhorada, esses mesmos compostos frequentemente não fornecem a tração mínima necessária. O inverso também é verdadeiro. Isto é, um composto com boas propriedades de tração tipicamente exibe um nível inaceitavelmente alto de resistência ao rolamento.

Além do mais, uma outra característica da banda de rodagem é sua resistência ao desgaste. A vida útil de um pneumático de uma maneira geral é determinada pelo número de milhas (quilômetros) no qual no pneumático pode ser utilizado antes de a banda de rodagem de pneumático se tornar inaceitavelmente fina, o que é ditado por problemas de segurança. Por este motivo e outros, é desejável que a banda de rodagem resista ao desgaste. O composto do qual a banda de rodagem é feita também determina a resistência do pneumático ao desgaste. Entretanto, similar às características concorrentes entre resistência ao rolamento e características de tração da banda de rodagem, expostas anteriormente, com5 postos que são ideais para reduzir desgaste de banda de rodagem tipicamente exibem tração inferior.

Para complicar a questão, a resistência ao rolamento e a tração de uma banda de rodagem de pneumático mudam à medida que a banda de rodagem desgasta inevitavelmente - existe uma relação dinâmica entre estas características. Por exemplo, a resistência ao rolamento do pneumático de uma maneira geral diminui à medida que a banda de rodagem desgasta simplesmente por causa da redução simultânea no peso da banda de rodagem. Além disso, quando a banda de rodagem desgasta ou afina, o volume do modelo de banda de rodagem é reduzido. Uma vez que o modelo de banda de rodagem é responsável primariamente por permitir que a banda de rodagem mantenha tração em estradas molhadas ou cobertas de neve, redução na espessura da banda de rodagem, e a conseqüente perda no volume de vazio e de profundidade de ranhuras do modelo de banda de rodagem, reduz a tração da banda de rodagem nestas circunstâncias. Portanto, onde resistência ao rolamento de uma maneira geral diminui, o que é uma tendência desejável, a tração da banda de rodagem em condições meteorológicas severas também diminui, o que é uma tendência indesejável.

Como resultado, é prática comum construir uma banda de rodagem de um composto que faça essencialmente uma troca compensatória entre tração, resistência ao rolamento e desgaste de banda de rodagem. A aplicação para o pneumático pode ditar se qualquer uma destas características é para ser enfatizada. Entretanto, onde uma das características é enfatizada, as características restantes do pneumático podem ser inferiores às ideais.

Portanto, permanece uma necessidade de bandas de rodagem de pneumáticos que exibam combinações desejáveis de características de tração, resistência ao rolamento e desgaste de banda de rodagem que possam ser mantidas por toda a vida útil do pneumático.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção diz respeito a um pneumático que mantém uma baixa resistência ao rolamento enquanto tendo boa tração molhada e baixo desgaste de banda de rodagem por toda a vida útil do pneumático.

Em uma modalidade, o pneumático inclui uma banda de rodagem circunferencial externa tendo uma camada de banda de rodagem externa em contato direto e contínuo com uma camada de banda de rodagem interna. As camadas de banda de rodagem externa e interna conjuntamente definem a espessura da banda de rodagem. A camada de banda de rodagem interna inclui um de um primeiro composto elastomérico ou um segundo composto elastomérico, e a camada de banda de rodagem externa inclui o outro de o primeiro composto elastomérico ou o segundo composto elastomérico. O segundo composto elastomérico tendo menor resistência ao rolamento e maior resistência ao desgaste de banda de roda5 gem que as do primeiro composto elastomérico. A camada de banda de rodagem interna aumenta em espessura ao longo de pelo menos uma parte na direção de largura da camada de banda de rodagem externa. Uma espessura máxima de uma de a camada de banda de rodagem interna e a camada de banda de rodagem externa está perto de pelo menos um de um primeiro ombro e um segundo ombro da banda de rodagem. À medida que a banda de 10 rodagem desgasta, a camada de banda de rodagem interna define uma maior proporção de uma superfície de operação da banda de rodagem.

Em uma outra modalidade, uma banda de rodagem circunferencial externa tem uma camada de banda de rodagem externa em contato direto e contínuo com uma camada de banda de rodagem interna. As camadas de banda de rodagem externa e interna conjun15 tamente definem a espessura de banda de rodagem. Um modelo de banda de rodagem que tem ranhuras de pneumático se estende através da camada de banda de rodagem externa e para dentro da camada de banda de rodagem interna. Os vales das ranhuras de pneumático estão isentos da camada de banda de rodagem externa. A camada de banda de rodagem interna tem uma espessura máxima perto de uma região central da banda de rodagem e 20 inclui um primeiro composto elastomérico. A camada de banda de rodagem externa inclui um segundo composto elastomérico tendo menor resistência ao rolamento e maior resistência ao desgaste de banda de rodagem que as do primeiro composto elastomérico. A camada de banda de rodagem externa aumenta em espessura ao longo de pelo menos uma parte na direção de largura da camada de banda de rodagem externa a partir de perto da regi25 ão central da banda de rodagem para uma espessura máxima perto de pelo menos um de um primeiro ombro e um segundo ombro da banda de rodagem para fornecer resistência ao desgaste mais duradoura para o pneumático no pelo menos um ombro. À medida que a banda de rodagem desgasta, a camada de banda de rodagem interna define uma maior proporção de uma superfície de operação da banda de rodagem.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

A invenção será descrita a título de exemplo e com referência aos desenhos anexos, nos quais:

A figura 1 é uma vista seccional transversal de um pneumático com uma banda de rodagem de pneumático construída de acordo com uma modalidade da invenção;

A figura 2 é uma vista seccional transversal do pneumático da figura 1 mostrando

uma banda de rodagem parcialmente desgastada;

A figura 3 é uma vista seccional transversal do pneumático da figura 2 seguinte ao desgaste adicional da banda de rodagem;

A figura 4 é uma vista seccional transversal de um pneumático com uma banda de rodagem de pneumático construída de acordo com uma outra modalidade da invenção;

A figura 5 é uma vista seccional transversal de um pneumático com uma banda de rodagem de pneumático construída de acordo com uma outra modalidade da invenção; e

A figura 6 é uma representação gráfica de uma relação entre temperatura e tangente de delta (δ) para dois compostos elastoméricos diferentes de acordo com uma modalidade da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA Com referência de uma maneira geral às figuras 1-5, está mostrado um pneumático

10 que inclui os costados 12, os talões inextensíveis 14, uma carcaça de suporte 16 e uma banda de rodagem circunferencial externa 18. Os costados individuais 12 se estendem radialmente para dentro das bordas externas axiais ou ombros 20, 22 da banda de rodagem 18 para unir os respectivos talões inextensíveis 14. Os ombros opostos 20, 22 definem a Iargu15 ra da banda de rodagem 18 e juntam o respectivo costado 12 com a banda de rodagem 18. A carcaça de suporte 16 pode incluir uma estrutura de reforço 24 que inclui adicionalmente uma estrutura de cinta 26 disposta externamente à carcaça de suporte 16. Um revestimento interno (não mostrado) pode revestir o interior da carcaça de suporte 16 para inibir a passagem de ar ou outros gases a partir de dentro do pneumático 10 durante períodos prolonga20 dos. A banda de rodagem circunferencial externa 18 é adaptada para contactar a estrada durante uso do pneumático 10. E, sob esse aspecto, a banda de rodagem circunferencial externa 18 fornece uma combinação de características de tração, resistência ao rolamento e desgaste de banda de rodagem que são mantidas por toda a vida útil do pneumático.

Para esse fim e com referência à figura 1, a banda de rodagem circunferencial externa 18 inclui uma matriz ou modelo de banda de rodagem 28 compreendendo uma ou mais ranhuras 30 que definem as garras ou elementos de banda de rodagem 32 entre elas. Os elementos de banda de rodagem 32 coletivamente definem a superfície de contato ou de operação 34 da banda de rodagem 18 durante uso do pneumático 10. As ranhuras 30 formam vazios entre os elementos de banda de rodagem 32 adjacentes quando os elementos 32 estão em contato com a superfície de estrada. Os vazios fornecem um ponto de coleta para escape de material, por exemplo, água, entre os elementos 32 e a superfície de estrada melhorando assim contato, e assim tração, entre o pneumático 10 e a estrada. Ausentes as ranhuras 30, o pneumático 10 seria mais provável de deslizar como um barco quando acionado através de água. Entretanto, será percebido que o benefício das ranhuras 30 pode diminuir à medida que a banda de rodagem 18 desgasta. Tal como será descrito com mais detalhes a seguir, a composição da superfície de operação 34 da banda de rodagem 18 muda à medida que a banda de rodagem 18 desgasta de tal maneira que a banda de rodagem 18 exibe menor variação no desempenho ao iongo da vida do pneumático 10. Além disso, as mudanças composicionais são específicas de localização. Assim, a composição da banda de rodagem 18 varia por região da superfície de operação 34.

Neste aspecto, a banda de rodagem circunferencial externa 18 inclui duas ou mais camadas arranjadas para causar variação na sua exposição à medida que a banda de rodagem 18 desgasta. Em uma modalidade e com referência à figura 1, a banda de rodagem 18 inclui uma camada de banda de rodagem externa 36 e uma camada de banda de rodagem interna 38. Tal como mostrado, a camada de banda de rodagem externa 36 reside em uma distância radial de uma maneira geral maior a partir do eixo de rotação (não mostrado) do pneumático 10 do que a camada de banda de rodagem interna 38. De uma maneira geral, das camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38, uma maior proporção da camada de banda de rodagem externa 36 desgasta mais cedo na vida da banda de rodagem 18 do que a camada de banda de rodagem interna 38 por causa de sua posição radial relativa. As camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 podem residir em contato direto e contínuo uma com a outra de tal maneira que conjuntamente elas definem a espessura de banda de rodagem, T, quando o pneumático 10 é novo. As camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 podem ser camadas bem definidas tendo uma mudança identificável em composição através de uma interface entre as duas, tal como exposto a seguir. Alternativamente, as camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 podem ser formadas ao extrusar múltiplas composições simultaneamente, formando assim um gradiente em composição entre as camadas externa e interna 36, 38. Como tal, a interface entre as camadas externa e interna 36, 38 pode não ser bem definida.

Com referência continuando para a figura 1, quando o pneumático 10 é novo, a espessura, T, da banda de rodagem 18 pode ser definida pela espessura combinada da camada de banda de rodagem externa 36 e da camada de banda de rodagem interna 38. A profundidade das ranhuras 30 pode ser menor que a espessura T da banda de rodagem 18. Como tal, as ranhuras 30 podem se estender através da camada de banda de rodagem externa 36, mas só parcialmente para dentro da camada de banda de rodagem interna 38. Os vales das ranhuras, os quais são a extensão mais profunda das ranhuras 30, portanto, podem ser isentos da camada de banda de rodagem externa 38. A camada de banda de rodagem externa 36, portanto, pode ser descontínua ou interrompida entre os elementos 32 pelas ranhuras 30. E a camada de banda de rodagem interna 38 pode ficar exposta nas ranhuras 30, mas a camada de banda de rodagem interna 38 pode ser contínua através da largura da banda de rodagem 18. Será percebido, entretanto, que as modalidades da invenção não estão assim limitadas. Por exemplo, quando a espessura da camada de banda de rodagem externa 36 é aproximadamente igual à espessura T da banda de rodagem 18, as ranhuras 30 podem não se estender através da camada de banda de rodagem externa 36. Uma parte da camada de banda de rodagem externa 36 seria assim deixada intacta entre os elementos de banda de rodagem 32 adjacentes. Entretanto, por causa de variação em espessura, descrita a seguir, a ranhura 30 pode se estender através da camada de banda de rodagem externa 36 em uma outra localização na direção de largura de tal maneira que a 5 camada de banda de rodagem interna 38 fica exposta na parte de vale, ou perto dela, de pelo menos uma ranhura 30 na banda de rodagem 18. Além do mais, embora não mostrado, uma camada de parte inferior de banda de rodagem pode residir entre a estrutura de reforço

24 e a banda de rodagem 18, por exemplo, diretamente entre a camada de banda de rodagem interna 38 e a estrutura 24 e pode ser formada de um composto similar ao das camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38.

Além da diferença na colocação radial, a camada de banda de rodagem interna 38 é feita de um composto elastomérico diferente daquele da camada de banda de rodagem externa 36. A não ser que referido de outro modo neste documento, a camada de banda de rodagem interna 38 pode ser feita de um primeiro composto elastomérico, e a camada de 15 banda de rodagem externa 36 pode ser feita de um segundo composto elastomérico. Embora cada um dos primeiro e segundo compostos elastoméricos seja descrito com mais detalhes a seguir, em uma modalidade, o segundo composto elastomérico pode ter uma menor resistência ao rolamento e uma maior resistência ao desgaste que aquelas do primeiro composto elastomérico. Alternativamente, ou além disto, o primeiro composto elastomérico 20 pode ter uma tração molhada maior que a do segundo composto elastomérico.

De acordo com modalidades da invenção, a combinação de propriedades e arranjo de compostos das camadas de banda de rodagem 36, 38 provêem a banda de rodagem 18 com um nível de resistência ao rolamento, tração molhada e de resistência ao desgaste que pode ser mantido durante a vida do pneumático 10. Variação total de uma ou mais destas 25 propriedades durante a vida do pneumático 10 pode ser menor quando comparada com aquela que é observada em uma banda de rodagem feita de um monólito de material homogêneo ou em uma banda de rodagem feita de camadas uniformes. Por exemplo, quando uma banda de rodagem é homogênea, a resistência ao desgaste, tração molhada e resistência ao rolamento podem variar por toda a vida de um pneumático, e em alguns casos a 30 variação é significativa. Especificamente, se a banda de rodagem em um pneumático for homogênea e tiver espessura entre 0,35 e 0,60 polegada (8,09 e 15,24 milímetros), a variação na resistência ao rolamento durante a vida da banda de rodagem pode ser de 20% a 40%. Isto é, a resistência ao rolamento pode diminuir por tanto quanto 40% a partir da condição de nova para perto do tempo em que a banda de rodagem é desgastada até o fim. De 35 forma similar, a característica de tração molhada da banda de rodagem pode variar significativamente. Por exemplo, deslizamento como um barco pode ser mais provável à medida que a banda de rodagem desgasta, aumentando possivelmente em frequência por 40% a 60%. Tração molhada, tal como medida por meio de distância de frenagem sobre uma superfície molhada, pode ser reduzida por 10% a 30% em relação à vida de uma banda de rodagem homogênea. O veículo exige assim um aumento em distância para parar à medida que a banda de rodagem afina. A expectativa de vida de uma banda de rodagem homogênea po5 de ser na faixa de 20.000 a 80.000 milhas (32.186,88 a 128.747,52 quilômetros). Será percebido que a variação nas características citadas anteriormente de uma banda de rodagem homogênea pode depender do tamanho de pneumático, sua construção, do modelo de banda de rodagem, do composto de banda de rodagem e de variação em procedimentos de ensaio.

Em uma modalidade e com referência à figura 1, quando a banda de rodagem 18 é

nova ou quase nova, as camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 não são de espessura uniforme individualmente ou com relação à outra camada em uma região na direção de largura da banda de rodagem 18. Neste aspecto, a espessura de cada uma das camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 pode ser descrita como de uma natu15 reza que aumenta continuamente, ou que diminui continuamente, na região na direção de largura. Tal como exposto neste documento, a região na direção de largura se estende sobre mais de um elemento de banda de rodagem 32. Por exemplo, a região na direção de largura pode se estender através de dois elementos de banda de rodagem 32, através de uma maior parte da banda de rodagem 18, ou por quase a largura total da banda de roda20 gem 18.

Em particular, em uma modalidade e com referência à figura 1, por causa da variação de espessura contínua, a espessura da camada de banda de rodagem interna 38 pode não ser a mesma em quaisquer duas localizações ao longo da região na direção de largura. A título de exemplo, a variação na espessura da camada de banda de rodagem interna 38 25 da sua espessura máxima para sua espessura mínima na região na direção de largura pode ser de uma relação que aumenta continuamente. Tal como mostrado na figura 1, o aumento contínuo na espessura da camada de banda de rodagem interna 38 pode ser aproximadamente linear. De forma similar, a espessura da camada de banda de rodagem externa 36 também varia continuamente na região na direção de largura. Em modalidades da invenção 30 nas quais a camada de banda de rodagem externa 36 complementa a variação na espessura da camada de banda de rodagem interna 38 para formar a banda de rodagem 18 tendo uma espessura uniforme, a camada de banda de rodagem externa 36 também pode variar linearmente em espessura ao longo da região na direção de largura, embora em um modo decrescente.

Tal como apresentado acima, pode não existir relação entre a espessura da cama

da de banda de rodagem externa 36 e a espessura da camada de banda de rodagem interna 38, exceto que em qualquer localização particular na região na direção de largura as duas espessuras podem definir a espessura T da banda de rodagem 18 nessa localização. Como tal, a camada de banda de rodagem externa 36 pode ser substancialmente mais grossa que a camada de banda de rodagem interna 38 em todos os pontos ao longo da região na direção de largura. Alternativamente, a camada de banda de rodagem interna 38 5 pode ser substancialmente mais grossa que a camada de banda de rodagem externa 36 em todas as localizações ao longo da região na direção de largura. Será percebido que a espessura relativa das camadas 36, 38 pode depender da profundidade das ranhuras 30 e das composições das camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38, entre outros fatores. Em uma modalidade, entretanto, a espessura máxima da camada de banda de roda10 gem externa 36 pode quase coincidir com a espessura mínima da camada de banda de rodagem interna 38. Embora a espessura máxima de cada uma das camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 esteja mostrada como sendo aproximadamente iguais, as modalidades da invenção não estão assim limitadas, tal como indicado acima.

Com referência continuando para a figura 1, a região na direção de largura se estende de perto de um ombro 20 para perto do outro ombro 22. A espessura máxima da camada de banda de rodagem externa 36 ocorre perto do ombro 20 e a espessura máxima da camada de banda de rodagem interna 38 ocorre perto do ombro oposto 22. Para esse fim, as respectivas espessuras mínimas das camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 ocorrem no ombro 22 e no ombro 20, respectivamente. A camada de banda de rodagem interna 38 aumenta continuamente, e a camada de banda de rodagem externa 36 diminui continuamente, em espessura da espessura mínima para a espessura máxima entre os ombros 20, 22. Tal como mostrado, a variação em espessura é aproximadamente linear para as camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 entre os ombros 20, 22. Embora não mostrado, será percebido que a espessura da camada de banda de rodagem interna 38 pode diminuir, em vez de aumentar, do ombro 20 para o ombro 22 com a camada de banda de rodagem externa 36 aumentando em vez de diminuir. Também deve ser percebido que embora uma relação linear ou uma aproximação da mesma esteja mostrada e descrita, a variação de espessura relativa entre as camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 pode ser representada por meio de uma outra expressão matemática, tal como, uma relação quadrática, e ainda manter uma relação de espessuras aumentando, ou diminuindo, continuamente.

Como resultado da configuração de banda de rodagem mostrada na figura 1, à medida que a banda de rodagem 18 desgasta, partes de ambas as camadas de banda de rodagem 36, 38 são removidas. Por meio desta configuração, uma proporção aumentando 35 continuamente da camada de banda de rodagem interna 38 e uma proporção diminuindo continuamente da camada de banda de rodagem externa 36, é formada a superfície de operação 34 ao longo da largura da banda de rodagem 18. Com referência agora às figuras 1 e 2, uma vez que a camada de banda de rodagem externa 36 é feita do segundo composto elastomérico, isto é, um composto que é mais resistente ao desgaste e tem uma resistência ao rolamento menor que a do composto da camada de banda de rodagem interna 38, a camada de banda de rodagem externa 18 dura mais que uma banda de rodagem feita de um 5 material homogêneo tendo maior tração molhada que a do segundo composto elastomérico. Assim, para desgastar a banda de rodagem 18 da condição de nova ou quase nova da figura 1 para a condição parcialmente desgastada da figura 2 pode levar mais tempo do que levaria para um material homogêneo como este. Adicionalmente, em uma modalidade, a espessura da camada de banda de rodagem externa 36 pode ser aumentada em Iocaliza10 ções sujeitas a alto desgaste ou carregamento que provavelmente aceleraria desgaste de banda de rodagem.

Em algum momento durante a vida do pneumático 10, a banda de rodagem 18 é desgastada para a condição mostrada na figura 2. Tal como mostrado, a camada de banda de rodagem interna 38 pode formar a superfície de operação 34 do ombro 22 até próximo do 15 ponto central da largura de banda de rodagem. A camada de banda de rodagem interna 38, portanto, forma uma parte contínua da superfície de operação 34 do ombro 22 para a localização na superfície de operação 34 onde a camada de banda de rodagem externa 36 permanece. Por causa de o primeiro composto elastomérico exibir tração molhada melhorada em relação ao segundo composto elastomérico, a banda de rodagem 18 exibe tração mo20 Ihada melhorada na região incluindo o ombro 22 em relação ao segundo composto elastomérico. A banda de rodagem 18 também exibe resistência ao desgaste de banda de rodagem e menor resistência ao rolamento porque a camada de banda de rodagem externa 36 está exposta na região da banda de rodagem que inclui o ombro 20. Assim, à medida que a banda de rodagem 18 desgasta da condição da figura 1 para a condição da figura 2, a influ25 ência das propriedades do primeiro composto elastomérico sobre o desempenho da banda de rodagem 18 aumenta e de uma maneira geral pode ser proporcional ao aumento gradual da área de superfície exposta do primeiro composto elastomérico ao longo da superfície de operação 34. De forma similar, a influência das propriedades do segundo composto elastomérico sobre a banda de rodagem 18 diminui gradualmente por causa de a área de superfí30 cie da camada de banda de rodagem externa 36 diminuir à medida que uma proporção da superfície de operação 34 também diminui. Assim, por meio da reiação de espessuras aumentando ou diminuindo continuamente, as propriedades de banda de rodagem total mudam à medida que a banda de rodagem 18 desgasta. O pneumático 10 pode ser assim Caracterizado por resistência ao rolamento diminuída e resistência ao desgaste melhorada 35 inicialmente com uma mudança gradual para tração molhada melhorada à medida que a banda de rodagem desgasta. Adicionalmente, a mudança gradual é predeterminada de acordo com a relação de espessuras entre as camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38. Será percebido que a variação de espessura contínua e composição de cada uma das camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 podem ser ajustadas para obter um equilíbrio predeterminado entre resistência ao rolamento, tração molhada e resistência ao desgaste não observado em bandas de rodagem homogêneas ou em bandas de 5 rodagem em camadas uniformes em períodos similares durante a vida do pneumático 10, tal como exposto anteriormente.

Com referência à figura 3, após a banda de rodagem 18 ser desgastada adicionalmente, em cujo caso a superfície de operação 34 da banda de rodagem 10 pode se aproximar de pelo menos uma das partes mais profundas ou vales das ranhuras 30, a camada de 10 banda de rodagem interna 38 forma a maior parte da superfície de operação 34, possivelmente deixando somente uma pequena parte da camada de banda de rodagem externa 36 perto do ombro 20. Entretanto, será percebido que, durante a vida do pneumático 10, a camada de banda de rodagem externa 36 pode ser removida completamente com somente a camada de banda de rodagem interna 38 permanecendo, tal como até um ponto cuja pro15 fundidade é levemente menor que a profundidade das ranhuras 30. A estrutura de reforço

24 assim não pode nunca contactar a superfície de estrada durante uso do pneumático 10.

Vantajosamente, o pneumático 10 com a configuração inédita mostrada na figura 1 e o modelo de desgaste mostrado nas figuras 2 e 3 pode ser construído com a espessura máxima da camada de banda de rodagem externa 36 posicionada em uma localização de 20 maior desgaste ou deformação para melhorar a resistência ou vida do pneumático 10. Além do mais, a mudança contínua na relação de espessuras entre as camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 pode fornecer um deslocamento graduado, predeterminado, da perda em volume das ranhuras 30 com melhoramento na tração molhada fornecida pela camada de banda de rodagem interna 38. A relação das camadas de banda de rodagem 25 externa e interna 36, 38 pode ser de tal maneira que a taxa de exposição da camada de banda de rodagem interna 38 compensa substancialmente uma redução no volume das ranhuras de pneumático 30 continuamente durante a vida do pneumático 10. A relação de espessuras das camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 também pode ser configurada para manter uma resistência ao rolamento mínima da banda de rodagem 18 30 enquanto mantendo a tração molhada da banda de rodagem 18 perto do nível observado na condição de “nova”. A resistência ao rolamento mínima é aquela que fornece eficiência de combustível aceitável. Será percebido que a variação de espessura contínua na região na direção de largura particular entre as camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 pode ser ajustada de tal maneira que a camada de banda de rodagem externa 36 pode 35 desgastar mais cedo ou mais tarde durante a vida do pneumático 10. O momento de qualquer remoção completa da camada de banda de rodagem externa 36 pode ser predeterminado e pode depender das composições dos primeiro e segundo compostos elastoméricos, da espessura da banda de rodagem 18 e da profundidade das ranhuras 30, entre outros fatores.

Com referência agora à figura 4, em uma outra modalidade da presente invenção, a variação de espessura contínua entre as camadas 36, 38 e diferenças composicionais das 5 mesmas podem se estender através de duas regiões na direção de largura (40A e 40B) da banda de rodagem 18. Tal como com as modalidades descritas anteriormente, as regiões na direção de largura 40A, 40B podem incluir mais de um elemento de banda de rodagem 32. As regiões na direção de largura 40A, 40B podem ter aproximadamente a mesma largura total, ou elas podem ser de larguras totais diferentes. Uma região 40A pode ser entre o om10 bro 20 e a região central ou a linha de centro (C) da banda de rodagem 18, e a outra região 40B pode ser entre a linha de centro (C) da banda de rodagem 18 e o ombro 22. Somente a título de exemplo, as duas regiões 40A, 40B podem ser arranjadas simetricamente em um e outro lado da linha de centro (C), tal como mostrado. Assim, as camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 podem ser arranjadas quase que simetricamente com relação 15 à linha de centro (C) da banda de rodagem 18. Será percebido que embora duas regiões na direção de largura 40A, 40B da banda de rodagem 18 estejam mostradas e descritas neste documento, múltiplas regiões na direção de largura podem ser formadas de acordo com as modalidades da invenção mostradas e descritas neste documento.

Com referência continuando para a figura 4, as regiões na direção de largura 40A, 40B se estendem do ombro 20 para a linha de centro (C) da largura de banda de rodagem e da linha de centro (C) para o ombro 22. Assim, as duas regiões 40A, 40B se estendem essencialmente sobre a largura total da banda de rodagem 18. Uma espessura máxima da camada de banda de rodagem interna 38 pode ser localizada perto da linha de centro (C) da banda de rodagem 18. Como tal, a camada de banda de rodagem interna 38 pode aumentar continuamente em espessura a partir de perto do ombro 20 para a linha de centro (C) da banda de rodagem 18 e então diminuir continuamente em espessura da linha de centro (C) da banda de rodagem 18 para o ombro 22. As espessuras individuais das camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 podem não estar relacionadas. A variação de espessura da camada de banda de rodagem interna 38 mostrada é aproximadamente linear através de cada região 40A, 40B. Assim, a espessura da camada de banda de rodagem interna 38 varia linearmente com relação à localização na direção de largura dentro da respectiva região na direção de largura 40A, 40B. Onde a banda de rodagem 18 é de uma espessura uniforme, a camada de banda de rodagem externa 36 varia em espessura de tal maneira que ela complementa a variação de espessura da camada de banda de rodagem interna 38. A camada de banda de rodagem externa 36 diminui gradualmente do ombro 20 para a linha de centro (C) e então aumenta em espessura da linha de centro (C) para o ombro 22. A título de exemplo, a camada de banda de rodagem externa 36 pode variar linearmente através de ambas as regiões na direção de largura 40A, 40B. Será percebido que, embora uma relação linear ou uma aproximação da mesma esteja mostrada e descrita, a variação de espessura relativa entre as camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 pode ser representada por meio de outras expressões matemáticas e ainda manter 5 uma relação de espessuras aumentando, ou diminuindo, continuamente. As espessuras combinadas das camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 podem assim representar a espessura da banda de rodagem 18 em qualquer localização na direção de largura na banda de rodagem 18. Será percebido que a invenção não está limitada a ter uma banda de rodagem de espessura uniforme. Além disso, embora as relações lineares mos10 tradas sejam similares em cada respectiva região na direção de largura 40A, 40B, modalidades da presente invenção não estão limitadas a relações lineares similares entre as duas regiões 40A, 40B. Será percebido que uma região pode ter uma relação linear enquanto que a segunda ou outras regiões na direção de largura podem ser uma não linear, embora de uma natureza de espessura aumentando ou diminuindo continuamente.

Similar às modalidades do pneumático 10 mostrado nas figuras 1-3, a camada de

banda de rodagem interna 38 da figura 4 pode ser feita do primeiro composto elastomérico e a camada de banda de rodagem externa 36 pode ser feita do segundo composto elastomérico. O segundo composto elastomérico pode ter uma maior resistência ao desgaste e uma menor resistência ao rolamento que aquelas do primeiro composto elastomérico. Alternati20 vãmente ou além disto, o primeiro composto elastomérico pode ter uma tração molhada maior que a do segundo composto elastomérico. Entretanto, onde um modelo de desgaste alternativo ou uma mudança em tração molhada e/ou resistência ao rolamento são desejáveis para abordar uma configuração de pneumático particular, a camada de banda de rodagem interna 38 nas figuras 1 e 4 pode ser feita do segundo composto elastomérico e a ca25 mada de banda de rodagem externa 36 pode ser feita do primeiro composto elastomérico.

Durante o uso da banda de rodagem 18 tendo a configuração mostrada na figura 4, a camada de banda de rodagem externa 36 na região central da banda de rodagem 18 pode desgastar inicialmente, embora ele forme uma parte da banda de rodagem 18 em cada ombro 20, 22, expondo a camada de banda de rodagem interna 38 na região central. Assim, 30 em modalidades nas quais o segundo composto elastomérico tem uma maior resistência ao desgaste e menor resistência ao rolamento que aquelas do primeiro composto elastomérico,

o pneumático 10 exibe vida mais longa em relação a uma banda de rodagem feita de um composto homogêneo tendo uma maior tração molhada. Além do mais, em uma modalidade, quando o primeiro composto elastomérico tem uma maior tração molhada que aquela do 35 segundo composto elastomérico, a camada de banda de rodagem interna 38 na região central pode compensar inicialmente a perda da profundidade das ranhuras 30 na região central. Será percebido que em uma modalidade na qual as duas regiões na direção de largura não são arranjadas simetricamente, exposição da camada de banda de rodagem interna 38 também pode não ser simétrica com relação à linha de centro ou ponto central da banda de rodagem 18. Uma exposição assimétrica da camada de banda de rodagem interna 38 com relação à linha de centro da banda de rodagem 18 pode compensar carregamento assimé5 trico conhecido sobre a banda de rodagem 18 ou uma outra característica do pneumático 10.

Com referência agora à figura 5, em uma outra modalidade da presente invenção, a variação de espessura contínua entre as camadas 36, 38 e diferenças composicionais das mesmas podem se estender ao longo das duas regiões na direção de largura 42A e 42B da 10 banda de rodagem 18. Similar à modalidade mostrada na figura 4, as regiões na direção de largura 42A, 42B da figura 5 definem a largura total da banda de rodagem 18 e podem incluir mais de um elemento de banda de rodagem 32. As regiões na direção de largura 42A, 42B podem ter aproximadamente a mesma largura total, ou elas podem ter larguras totais diferentes. Uma região 42A pode ser entre o ombro 20 e a região central ou a linha de cen15 tro (C) da banda de rodagem 18, e a outra região 42B pode ser entre a linha de centro (C) da banda de rodagem 18 e o ombro 22. Somente a título de exemplo, as duas regiões 42A, 42B podem ser arranjadas simetricamente em um e outro lado da linha de centro (C), tal como mostrado. Assim, as camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 podem ser arranjadas quase que simetricamente com relação à linha de centro (C) da banda de 20 rodagem 18. Será percebido que embora as duas regiões na direção de largura 42A, 42B da banda de rodagem 18 estejam mostradas e descritas neste documento, múltiplas regiões na direção de largura podem ser formadas de acordo com as modalidades da invenção mostradas e descritas neste documento.

Com referência continuando para a figura 5, as regiões na direção de largura 42A, 42B se estendem do ombro 20 para a linha de centro (C) da largura de banda de rodagem e da linha de centro (C) para o ombro 22, respectivamente. Assim, as duas regiões 42A, 42B arranjadas de extremidade a extremidade se estendem essencialmente sobre largura total da banda de rodagem 18. Ao contrário da modalidade da banda de rodagem 18 mostrada na figura 4, uma espessura máxima da camada de banda de rodagem interna 38 da figura 5 pode ser localizada perto de um ou de ambos os ombros 20, 22 da banda de rodagem 18. Como tal, a camada de banda de rodagem interna 38 pode diminuir continuamente em espessura a partir de perto do ombro 20 para a linha de centro (C) da banda de rodagem 18 e então aumentar continuamente em espessura da linha de centro (C) da banda de rodagem 18 para o ombro 22. As espessuras individuais das camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 podem não estar relacionadas. A variação de espessura da camada de banda de rodagem interna 38 mostrada é aproximadamente linear através de cada região 42A, 42B. Assim, a espessura da camada de banda de rodagem interna 38 varia Iinearmente com relação à localização na direção de largura dentro da respectiva região na direção de largura 42A, 42B. Onde a banda de rodagem 18 é de uma espessura uniforme, a camada de banda de rodagem externa 36 varia em espessura de tal maneira que ela complementa a variação de espessura da camada de banda de rodagem interna 38. A camada de banda de 5 rodagem externa 36 aumenta gradualmente em espessura a partir do ombro 20 para a linha de centro (C) e então diminui em espessura da linha de centro (C) para o ombro 22. A título de exemplo, a camada de banda de rodagem externa 36 pode variar linearmente através de ambas as regiões na direção de largura 42A, 42B. Será percebido que embora uma relação linear ou uma aproximação da mesma esteja mostrada e descrita, a variação de espessura 10 relativa entre as camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 pode ser representada por meio de outras expressões matemáticas e ainda manter uma relação de espessuras aumentando, ou diminuindo, continuamente. As espessuras combinadas das camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 podem assim representar a espessura da banda de rodagem 18 em qualquer localização na direção de largura na banda de rodagem 15 18. Será percebido que a invenção não está limitada a ter uma banda de rodagem de espessura uniforme. Além disso, embora as relações lineares mostradas sejam similares em cada respectiva região na direção de largura 42A, 42B, modalidades da presente invenção não estão limitadas a relações lineares similares entre as duas regiões 42A, 42B. Será percebido que uma região pode ter uma relação linear enquanto que a segunda ou outras regi20 ões na direção de largura podem não ser lineares em natureza, embora de uma espessura aumentando ou diminuindo continuamente.

Além do mais, será percebido que as duas regiões na direção de largura 42A, 42B podem não ser arranjadas simetricamente com relação à linha de centro (C). Assim, exposição da camada de banda de rodagem interna 38 também pode não ser simétrica com rela25 ção à linha de centro ou ponto central da banda de rodagem 18. Uma exposição assimétrica da camada de banda de rodagem interna 38 com relação à linha de centro da banda de rodagem 18 pode compensar carregamento assimétrico conhecido sobre a banda de rodagem 18 ou uma outra característica do pneumático 10.

Tal como com as modalidades exemplares da invenção mostradas nas figuras 1 e 30 4, a camada de banda de rodagem interna 38 da figura 5 pode ser feita do primeiro composto elastomérico e a camada de banda de rodagem externa 36 pode ser feita do segundo composto elastomérico. Alternativamente, a camada de banda de rodagem interna 38 pode ser feita do segundo composto elastomérico e a camada de banda de rodagem externa 36 pode ser feita do primeiro composto elastomérico. A seleção dos compostos para uma e 35 outra das camadas 36, 38 pode depender de vários fatores incluindo o tipo de pneumático e as características de desempenho desejadas, entre outros.

A composição dos compostos juntamente com a variação contínua em espessura entre as camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 fornece resistência ao desgaste e tração molhada melhoradas durante a vida do pneumático 10. Tal como indicado acima, o segundo composto elastomérico pode ter uma maior resistência ao desgaste e/ou menor resistência ao rolamento que aquelas do primeiro composto elastomérico. Além do mais, ou alternativamente, o primeiro composto elastomérico pode ter uma tração molhada maior que a do segundo composto elastomérico. Uma maior resistência ao desgaste de uma maneira geral significa que uma dada espessura do composto diminui em uma taxa menor que a de um composto tendo uma resistência ao desgaste relativamente menor. E uma menor resistência ao rolamento de uma maneira geral significa que menos energia é exigida para rolar uma dada banda de rodagem sobre uma dada distância que a de um outro composto. A tração molhada é representativa de um coeficiente de atrito em contato com uma superfície de estrada quando essa superfície está molhada. Um composto com uma tração molhada relativamente alta tem um coeficiente de atrito relativamente alto e assim não é provável que deslize quando em contato com a superfície molhada quando todos os outros fatores permanecem os mesmos. Isto é particularmente relevante durante frenagem.

De uma maneira geral, o segundo composto elastomérico pode ser posicionado para reduzir a taxa de desgaste de banda de rodagem. E o primeiro composto elastomérico pode ser posicionado para compensar a perda em tração que é o resultado da redução na profundidade das ranhuras 30 na banda de rodagem 18 à medida que a banda de rodagem 20 18 desgasta. Por meio de uma construção como esta, desgaste da banda de rodagem remove primeiro a camada de banda de rodagem externa 36 do segundo composto elastomérico, expondo assim a camada de banda de rodagem interna 38 do primeiro composto elastomérico, a qual compensa a perda em tração molhada por causa de desgaste de banda de rodagem. Também é considerado que as camadas de banda de rodagem externa e interna 25 36, 38 alternativamente podem ser feitas dos primeiro e segundo compostos elastoméricos, respectivamente. O arranjo alternativo das camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 e compostos pode ser feito para alcançar um melhoramento de desempenho particular impossível com um pneumático tendo uma banda de rodagem feita de um composto homogêneo.

As propriedades de material de um composto elastomérico particular podem ser in

dicativas da tração molhada, resistência ao rolamento e resistência ao desgaste do composto. De uma maneira geral, além da temperatura de transição vítrea ou Tg, propriedades de material que fornecem alguma indicação de tração molhada e resistência ao rolamento incluem medições de ricochete e tangente de delta (õ). A propriedade de material que indica a 35 resistência da banda de rodagem ao desgaste de banda de rodagem inclui a medição da resistência ou taxa à abrasão de Grosch.

Tangente de delta é uma razão do módulo de perda dinâmica, G”, para o módulo de armazenamento dinâmico, G’, e é dependente da temperatura do composto durante medição. Tangente de delta é uma razão da resposta viscosa para a resposta elástica e é uma medida de histerese. Como tal, tangente de delta pode ser proporcional à perda de energia gerada sob condições de entrada de energia constante. Uma menor histerese, tal como in5 dicado por um valor de tangente de delta relativamente pequeno, tipicamente é indicativa de menor perda de energia e menor geração de calor quando o composto é carregado de forma cíclica. Quanto menor é a histerese menos perda de energia existe, ou quanto menor é o valor de tangente de delta, menor é a resistência ao rolamento. Um valor relativamente alto de tangente de delta é indicativo de uma melhor tração molhada.

Embora o valor de tangente de delta seja dependente da composição, ele também

é dependente de temperatura tal como mostrado na figura 6. Com referência à figura 6, tipicamente, a relação entre os valores de tangente de delta e temperatura resultam em um ou mais picos ou máximos nos valores de tangente de delta em uma temperatura particular (denominado “pico de tangente de delta” na figura 6). O pico na tangente de delta de uma 15 maneira geral representa a absorção máxima de energia do composto em uma frequência de carregamento constante. As diferenças em propriedades entre os compostos podem ser indicadas por meio de uma diferença entre as temperaturas nas quais ocorre o pico na tangente de delta. A título de exemplo, o primeiro composto elastomérico pode ser uma mistura de cerca de 75 partes de alto estireno SSBR a cerca de 25 partes de BR com resinas, e o 20 segundo composto elastomérico pode ser uma mistura de cerca de 70 partes de baixo estireno SSBR a cerca de 30 partes de BR sem resinas. Neste caso, o primeiro composto elastomérico pode ter um pico no gráfico de temperatura versus tangente de delta que ocorre em uma temperatura mais alta que a de um pico no gráfico de temperatura versus tangente de delta do segundo composto elastomérico.

Em vez de medir tangente de delta através de uma grande faixa de temperaturas,

tangente de delta pode ser medida de acordo com padrões de indústria, tal como ASTM D5992, em temperaturas de medição específicas. Usualmente, estas temperaturas são 0°, 60°, 90° e 100°C. Acredita-se que um valor relativamente baixo de tangente de delta em cerca de 60°C é uma indicação de melhor resistência ao rolamento. Acredita-se também 30 que um valor relativamente alto de tangente de delta em cerca de 0°C é uma indicação de uma melhor tração molhada. A título de exemplo, o primeiro composto elastomérico pode ter um valor de tangente de delta em cerca de 0°C que é maior que um valor de tangente de delta correspondente do segundo composto elastomérico, e assim o primeiro composto elastomérico pode ter uma tração molhada melhor que a do segundo composto elastomérico. 35 A título de exemplo adicional, o segundo composto elastomérico pode ter um valor de tangente de delta em cerca de 60°C que é menor que o do primeiro composto elastomérico na mesma temperatura, e assim o segundo composto elastomérico pode ter um resistência ao rolamento melhor que a do primeiro composto elastomérico. Em uma modalidade, os valores de tangente de delta para o primeiro composto elastomérico são maiores que os valores de tangente de delta para o segundo composto elastomérico em todas as temperaturas maiores que 0°C.

Ricochete também é uma medida de histerese do composto quando submetido a

carregamento, embora ricochete seja medido pelo ASTM D1054. De uma maneira geral, quanto menor o ricochete medido em 0°C tanto maior a tração molhada. Quanto maior o ricochete medido em 60°C tanto menor a resistência ao rolamento.

A resistência à abrasão para os compostos pode ser avaliada ao medir a taxa de 10 abrasão de Grosch. Uma menor taxa de abrasão de Grosch indica um composto mais resistente ao desgaste. Para medir a taxa de abrasão de Grosch, uma amostra do composto é colocada em um ângulo de escorregamento sob carga constante à medida que ela atravessa uma dada distância em um disco abrasivo giratório (da HB Schleifmittel GmbH). Forças de atrito, tanto lateral quanto circunferencial, geradas pela amostra friccionando podem ser 15 medidas juntamente com a carga usando uma célula de carga triaxial personalizada. A temperatura de superfície do disco de fricção é monitorada durante teste e é reportada como uma temperatura média.

O teste de taxa de abrasão de Grosch pode ser executado em um friccionador LAT100 e é medida em termos de mg/km de material friccionado para longe. O composto pode ser submetido a três níveis de severidade de abrasão (baixa, média e alta). Em um teste de baixa severidade, a amostra é carregada com 20 Newtons em um ângulo de escorregamento de 2o sobre o disco, o qual se desloca em uma velocidade de 20 ou 40 quilômetros por hora (km/h) por uma distância de 7.500 metros. De acordo com o teste de severidade média, uma carga de 40 Newtons é usada na amostra orientada em um ângulo de escorregamento de 6o. A velocidade de disco é de 20 km/h e a distância de deslocamento de amostra é de 1.000 metros. Um teste de abrasão de alta severidade pode ser executado com uma carga de 70 Newtons em um ângulo de escorregamento de 12°, uma velocidade de disco de quilômetros por hora, e uma distância de deslocamento de amostra de 250 m. Em uma modalidade, a taxa de abrasão de Grosch medida do segundo composto elastomérico é menor que a taxa de abrasão de Grosch medida do primeiro composto elastomérico.

Uma outra propriedade de material que pode ser usada como um indicador do desempenho dos compostos é a temperatura de transição vítrea ou Tg do composto. A temperatura de transição vítrea pode ser definida como a temperatura acima da qual o composto se comporta em um modo elástico ou borrachento em vez de em um modo vítreo ou que35 bradiço. Onde o composto é formado de dois ou mais materiais imiscíveis, cada um desses materiais pode exibir uma Tg de tal maneira que o composto pode ter múltiplas temperaturas de transição vítrea, uma para cada fase no composto. Em uma modalidade, o primeiro composto elastomérico tem uma Tg que é maior que a Tg do segundo composto elastomérico. A título de exemplo, a Tg do primeiro composto elastomérico pode ser na faixa de cerca de 10°C a cerca de -40°C, e a Tg do segundo composto elastomérico pode ser na faixa de cerca de -30°C a cerca de -60°C.

Enchimentos podem ser acrescentados a uma ou a ambas as primeira e segunda

composições elastoméricas para mudar as respectivas propriedades das mesmas. Entretanto, embora adição de um enchimento ao composto possa aumentar uma característica desejada, tal como tração molhada, a adição também pode causar deterioração de uma outra característica, tal como a resistência ao rolamento. De acordo com uma modalidade, sílica 10 pode ser acrescentada ao composto para melhorar a tração molhada do composto. Entretanto, adição de sílica também pode aumentar a resistência ao rolamento. Altos níveis de sílica podem ser um componente do primeiro composto elastomérico. Em uma outra modalidade, as primeira e segunda composições elastoméricas podem incluir sílica, mas diferem em teor de sílica. A primeira composição elastomérica pode ter um teor de sílica maior que o 15 teor de sílica da segunda composição elastomérica.

A título de exemplo, a primeira composição elastomérica pode incluir cerca de 70 ppc a cerca de 110 ppc de sílica, e a segunda composição elastomérica pode incluir menos que 70 ppc de sílica. A título de exemplo adicional, a segunda composição elastomérica pode incluir uma quantidade de sílica na faixa de cerca de 50 ppc a cerca de 70 ppc de sílica, 20 e a primeira composição elastomérica pode incluir uma quantidade de sílica em uma quantidade maior que 70 ppc sílica. Será percebido, entretanto, que tão pouco como 40 ppc de sílica é possível na segunda composição elastomérica quando sílica é incluída na mesma. Também deve ser percebido que outros enchimentos, tais como negro de fumo, podem ser usados na composição para causar uma diferença na característica de tração molhada entre 25 as primeira e segunda composições elastoméricas. Além do mais, uma ou ambas as composições também podem incluir um ou mais componentes de enchimento, os quais podem incluir carbonato de cálcio, argila, mica, silicatos, talco, dióxido de titânio, amido e outros enchimentos orgânicos, tais como pó fino de madeira.

Além do mais, para alcançar uma diferença relativa em temperatura no pico de tan30 gente de delta, resinas podem ser acrescentadas a um ou ambos os primeiro e segundo compostos elastoméricos para mudar as respectivas propriedades dos mesmos. Entretanto, embora adição de resinas ao composto possa aumentar uma característica desejada, tal como tração molhada, a adição também pode causar deterioração de uma outra característica, tal como a resistência ao rolamento e desgaste de banda de rodagem. O inverso tam35 bém pode ser verdadeiro, isto é, adição de resinas também pode aumentar a resistência ao rolamento e diminuir resistência ao desgaste de banda de rodagem. Em uma modalidade, o primeiro composto elastomérico pode conter porcentagens relativamente altas de resinas. Em uma outra modalidade, as primeira e segunda composições elastoméricas podem incluir resinas, mas a composição de resina pode diferir. Em uma modalidade, a primeira composição elastomérica pode incluir de cerca de 5 ppc a cerca de 20 ppc de resinas, e a segunda composição elastomérica pode incluir até cerca de 10 ppc de resinas.

Será percebido que existe uma grande variedade de polímeros e resinas que po

dem ser usados na fabricação das camadas de banda de rodagem externa e interna 36, 38 para obter uma diferença relativa em Tg ou diferença em temperatura entre localizações do pico na curva de tangente de delta, tal como descrito neste documento. Também deve ser percebido que inúmeros aditivos adicionais são conhecidos na técnica e também podem ser 10 adicionados para fornecer um composto tendo propriedades físicas desejadas. Tais materiais aditivos conhecidos e comumente usados são ativadores, retardadores e aceleradores, óleos de processamento de borracha, resinas incluindo resinas pegajosas, plastificadores, ácidos graxos, óxido de zinco, ceras, antidegradante, antiozonantes, agentes peptizantes e curativos. Tal como é conhecido pelas pessoas tendo conhecimento comum na técnica, de15 pendendo do uso pretendido do pneumático 10, os aditivos são selecionados e usados em quantidades convencionais.

De acordo com uma modalidade, a mistura de todos os componentes das composições para a banda de rodagem 18 pode ser realizada por meio de métodos conhecidos pelas pessoas tendo conhecimento comum na técnica. Por exemplo, os ingredientes podem ser misturados em pelo menos dois estágios não produtivos seguidos por um estágio de mistura produtivo. Os curativos finais tipicamente são misturados no estágio final, o qual convencionalmente é chamado de estágio de mistura “produtivo” no qual a mistura tipicamente ocorre em uma temperatura, ou temperatura final, menor que a temperatura de vulcanização do elastômero. As expressões estágios de mistura “não produtivos” e “produtivos” são bem conhecidas para os versados na técnica de mistura de agentes. A camada 36 e/ou a camada 38 podem ser fornecidas como uma lâmina que é formada, por exemplo, por meio de fundição por extrusão. Alternativamente, a banda de rodagem 18 pode ser feita ao introduzir as composições em uma extrusora quadrangular equipada com diferentes moldes de zona ou em uma extrusora de bomba de engrenagem a fim de formar uma banda de rodagem crua com diferentes compostos que, quando vulcanizados, resultam nas diferentes camadas descritas anteriormente.

Além disso, o pneumático 10 pode ser construído em um tambor de conformação de pneumático (não mostrado), e temperatura de vulcanização pode ser de cerca de 100°C a cerca de 250°C. Por exemplo, pneumáticos de passageiros podem ser vulcanizados em 35 uma temperatura variando de cerca de 150°C a cerca de 180°C e pneumáticos de caminhão podem ser vulcanizados em uma temperatura variando de cerca de 130°C a cerca de 170°C. Tempo de vulcanização pode variar de cerca de cinco minutos a diversas horas. Tempo de vulcanização e temperatura dependem de muitas variáveis bem conhecidas na técnica, incluindo a composição dos componentes de pneumático, incluindo os sistemas de vulcanização em cada uma das camadas, o tamanho e espessura de pneumático totais, etc. Vulcanização do pneumático montado resulta em vulcanização ou ligações cruzadas com5 pletas ou substancialmente completas de todos os elementos ou camadas do conjunto de pneumático, por exemplo, a banda de rodagem 18, a carcaça 16 e os costados 12. Além de desenvolver as características de resistência desejadas de cada camada e da estrutura total, vulcanização aprimora aderência entre estes elementos, resultando em um pneumático unitário vulcanizado 10 a partir do que foram múltiplas camadas separadas.

Exemplos não Iimitativos dos primeiro e segundo compostos elastoméricos para

uso nas camadas externa e interna 36, 38 de acordo com a descrição detalhada são revelados a seguir. O exemplo é meramente para o propósito de ilustração e não é para ser considerado como limitando o escopo da invenção ou o modo no qual ela pode ser praticada. Outros exemplos serão percebidos por uma pessoa tendo conhecimento comum na técnica.

Tabela 1

Ingrediente Primeiro composto elas¬ Segundo composto elastomérico tomérico (partes) (partes) 40% de Estireno SSBR1 103 21% de SSBR2 - 70 Cis 1,4-polibutadieno A3 - 30 Cis 1,4-polibutadieno B4 25 Sílica Precipitada5 90 60 Negro de fumo A6 9 Negro de fumo B7 - 4,8 Auxílio de processamen¬ 1,5 16,5 to de borracha8 Agente de acoplamento9 7,6 4,8 Resinas10 15 Antidegradante 4 3 Acido esteárico 4 3 Oxido de zinco 0,5 1,8 Enxofre 0,6 1,9 Aceleradores 1,9 3,2 1 copolímero polimerizado de solução de metoxisilano funcionalizado e óleo esten

dido de butadieno e estireno, SSBR, com 40% de estireno ligado, teor de vinil de 14,4%,

disponível comercialmente como SE SLR-6430 pela Dow Deutschland Anlagengesellschaft GmbH

2 SBR funcionalizado como uma borracha de estireno/butadieno preparada com polimerização em solução funcionalizada com um grupo alcoxisilano e grupo funcional compreendido de um grupo tiol e tendo 21% de estireno ligado como SLR SE4602™ da Dow

Europe GmbH

3 borracha de alto cis 1,4-polibutadieno, disponível comercialmente como Bud1208TM pela The Goodyear Tire & Rubber Company

4 cerca de 95% a cerca de 98% de unidades de cis 1,4-isomérico, cerca de 1% a cerca de 3% de unidades de trans cis 1,4-isomérico, e cerca de 0,3% a cerca de 9% de vinil

teor de 1,2; um peso molecular médio numérico (Mn) em uma faixa de cerca de 230.000 a cerca de 250.000 com um índice de heterogeneidade (Mw/Mn) em uma faixa de cerca de

1.5 para 1 a cerca de 2 para 1, e uma Tg em uma faixa de cerca de -104° a cerca de -109°C, disponível comercialmente pela Lanxess como CB25™

5 Sílica precipitada disponível comercialmente como Zeosil 1165MPTM pela Rhodia 6 designação ASTM N134

7 designação ASTM N330

8 óleo e cera de processamento de borracha

9 sulfeto de poli-bis-(3-trietoxisililpropil) tendo uma média em uma faixa de cerca de

3.6 a cerca de 4 conectando átomos de enxofre em sua ponte polissulfídica disponível comercialmente como Si69™ pela Evonic Degussa

10 resina de estireno/alfametilestireno e resina de Coumarone Indene de meio rígido As primeira e segunda composições elastoméricas foram preparadas individualmente de acordo com práticas padrões da indústria. As composições foram vulcanizadas em uma temperatura de cerca de 160°C durante cerca de 14 minutos e as propriedades físicas

dos compostos foram avaliadas. Os dados de propriedades físicas são fornecidos na Tabela

2.

Tabela 2

Propriedades Primeiro composto Segundo composto elasto¬ elastomérico mérico Tração molhada Ricochete a 0°C1 8,2 25,2 Tangente de delta (3%;0°C;10Hz)2 0,615 0,337 Resistência ao Rolamento Ricochete em Temperatura Ambi¬ 23,6 51,2 ente1 Ricochete em 100°C1 61,1 75,5 Tangente de delta 0,287 0,12 (3%;30°C;10Hz)2 Tangente de delta 0,176 0,076 (3%;60°C;10Hz)2 Tangente de delta 0,112 0,069 (10%; 100°C; 11 Hz)3 Desgaste de banda de rodagem Taxa de abrasão de Grosch4 @ 5,67 2,14 Baixa, mg/km Taxa de abrasão de Grosch4 @ 82,8 31,5 Média, mg/km Taxa de abrasão de Grosch4 @ 410 297 Alta, mg/km Outras propriedades5 Módulo de 100%, MPa 2,65 1,80 Módulo de 300%, MPa 13,9 13,4 Resistência à Tração, MPa 21,0 17,3 Alongamento na Ruptura, % 441 384 Dureza em Temperatura Ambiente 75,9 60,8 Dureza a 100°C 66,3 58,6 1 ricochete tal como medido pelo ASTM D1054

2 medição dinâmica a partir da varredura de temperatura em deformação de 3% e 10 Hz pelo ASTM B5992

3 instrumento analisador de processo de borracha (RPA)

4 medido em um friccionador LAT-100

5 instrumento de Sistema de Teste Automatizado (ATS)

Tal como indicado pelos dados na Tabela 2, o primeiro composto elastomérico tem uma tração molhada maior que a do segundo composto elastomérico. Isto translada para menores distâncias de parada de veículo para igual exposição entre o primeiro composto 10 elastomérico e o segundo composto elastomérico. Tal como exposto anteriormente, um menor valor de ricochete é uma indicação de melhor tração molhada. Referindo-se à Tabela 2, o valor de ricochete a 0°C de 8,2 do primeiro composto elastomérico indica que ele tem uma tração molhada melhor que a da segunda composição elastomérica que tem um valor de ricochete a 0°C de 25,2. O melhoramento relativo entre a tração molhada do primeiro com15 posto elastomérico e a do segundo composto elastomérico é indicado pela razão entre as duas, o qual é levemente maior que 3 para 1.

O valor de tangente de delta em 0°C, 3% de deformação e 10 Hz para cada composto também é uma indicação relativa de tração molhada. Um maior valor de tangente de delta em O0C é uma indicação de melhor tração molhada. Tal como mostrado, a primeira composição elastomérica tem um valor de tangente de delta em 0°C de 0,615 e a segunda composição elastomérica tem um valor de tangente de delta de 0,337 ou uma razão de cer5 ca de 1,8 para 1. A diferença relativa em valores entre os primeiro e segundo compostos elastoméricos indica uma diferença proporcional e significativa em tração molhada.

Tal como também está indicado pelos dados na Tabela 2, o segundo composto elastomérico é caracterizado como tendo uma resistência ao rolamento menor que a do primeiro composto elastomérico. Isto é assim porque todos os valores de ricochete em tempe10 ratura ambiente e temperatura elevada são maiores que os respectivos valores de ricochete em temperatura ambiente e elevada para a primeira composição elastomérica. Tal como mostrado, o ricochete em temperatura ambiente medido para o segundo composto elastomérico é de aproximadamente 51,2, enquanto que o respectivo ricochete para o primeiro composto elastomérico é de aproximadamente 23,6. A razão dos dois consequentemente é 15 um pouco maior que 2 para 1 para ricochete em temperatura ambiente relativo. Os valores de ricochete em temperatura elevada de forma similar são diferentes, com os do segundo composto elastomérico sendo maiores que os do primeiro composto elastomérico por uma razão de cerca de 1,2 para 1.

Adicionalmente, a Tabela 2 também fornece dados que indicam que os valores de 20 tangente de delta em 30°C e 60°C do segundo composto elastomérico são menores que os valores de tangente de delta em 30°C e 60°C para o primeiro composto elastomérico. Desta maneira, o segundo composto elastomérico tem uma perda de energia por histerese menor que a do primeiro composto elastomérico nestas temperaturas. Como tal, o segundo composto elastomérico tem uma resistência ao rolamento menor que a do primeiro composto

elastomérico. Tal como calculado a partir de seus respectivos valores, o segundo composto elastomérico tem valores de tangente de delta que são maiores por uma razão de cerca de 2,3 para 1 para cada uma das medições em 30°C e 60°C em relação à primeira composição elastomérica. De forma similar, o valor de tangente de delta em 10% de deformação, 100°C e 11 Hz para o segundo composto elastomérico é maior que o valor correspondente para o 30 primeiro composto elastomérico por uma razão de cerca de 1,6 para 1. Isto é considerado como sendo significativo já que uma banda de rodagem configurada com o primeiro e o segundo composto elastomérico tal como descrito neste documento pode ter uma perda por histerese reduzida que promove baixa resistência ao rolamento e consequentemente eficiência de combustível melhorada em relação a um pneumático homogêneo, ainda que seja 35 esperado que a banda de rodagem mantenha tração molhada à medida que a banda de rodagem desgasta.

Com referência a resistência ao desgaste, os dados na Tabela 2 indicam que o segundo composto elastomérico tem resistência ao desgaste relativamente alta quando comparado ao primeiro composto elastomérico. Em particular, cada uma das taxas de abrasão para o segundo composto elastomérico é menor que as do primeiro composto elastomérico. De acordo com os dados, o segundo composto elastomérico desgasta em uma taxa que é menos da metade da taxa de abrasão medida para o primeiro composto elastomérico com a taxa de abrasão “severa” sendo aproximadamente 38% menor que a taxa de abrasão do primeiro composto elastomérico.

Também de acordo com a Tabela 2, as propriedades mecânicas indicam que os dois compostos atendem ou excedem normas de indústria para uso dos materiais em uma banda de rodagem.

Embora a presente invenção tenha sido ilustrada pela descrição de uma ou mais modalidades da mesma, e embora as modalidades tenham sido descritas detalhadamente, elas não são pretendidas para restringir ou limitar em algum modo o escopo das reivindicações anexas a tais detalhes. Vantagem e modificações adicionais aparecerão facilmente para os versados na técnica. A invenção em seus aspectos mais amplos, portanto, não está limitado aos detalhes específicos, métodos representativos e exemplos ilustrativos mostrados e descritos. Desta maneira, desvios podem ser feitos a partir de tais detalhes sem divergir do escopo ou espírito de conceito inventivo geral do requerente.

Claims (10)

1. Pneumático, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma banda de rodagem circunferencial externa tendo uma camada de banda de rodagem externa em contato direto e contínuo com uma camada de banda de rodagem interna, as camadas de banda de rodagem externa e interna definindo conjuntamente a espessura de banda de rodagem, a camada de banda de rodagem interna compreendendo um primeiro composto elastomérico ou um segundo composto elastomérico e a camada de banda de rodagem externa compreendendo o outro de o primeiro composto elastomérico ou o segundo composto elastomérico, o segundo composto elastomérico tendo menor resistência ao rolamento e maior resistência ao desgaste de banda de rodagem que as do primeiro composto elastomérico, a camada de banda de rodagem interna aumenta em espessura ao longo de pelo menos uma parte na direção de largura da banda de rodagem com uma espessura máxima de uma de a camada de banda de rodagem interna e a camada de banda de rodagem externa ocorrendo perto de pelo menos um de um primeiro ombro e um segundo ombro da banda de rodagem, pelo que à medida que a banda de rodagem desgasta a camada de banda de rodagem interna define uma maior proporção de uma superfície de operação da banda de rodagem.

2. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma espessura máxima da camada de banda de rodagem interna é aproximadamente igual à espessura de banda de rodagem.

3. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma espessura máxima da camada de banda de rodagem interna fica localizada perto do primeiro ombro.

4. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a espessura máxima da camada de banda de rodagem externa fica perto do primeiro ombro e uma espessura mínima da camada de banda de rodagem externa fica perto da linha de centro da banda de rodagem.

5. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a variação na espessura da camada de banda de rodagem externa da espessura máxima para uma espessura mínima é aproximadamente linear.

6. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada de banda de rodagem externa aumenta continuamente em espessura a partir de perto de uma região central da banda de rodagem para perto do primeiro ombro.

7. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro composto elastomérico tem um pico maior em tangente de δ a uma temperatura mais alta que a temperatura na qual tangente δ chega ao pico no segundo composto elastomérico.

8. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro composto elastomérico tem uma tração molhada maior que a do segundo composto elastomérico.

9. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a banda de rodagem compreende um padrão de banda de rodagem incluindo ranhuras de pneumático que se estendem através da camada de banda de rodagem externa e para dentro da camada de banda de rodagem interna, a banda de rodagem interna sendo exposta nas ranhuras de pneumático, e em que a banda de rodagem é configurada para desgastar de tal maneira que a taxa de exposição da camada de banda de rodagem interna compensa substancialmente uma redução no volume das ranhuras de pneumático.

10. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro composto elastomérico tem uma temperatura de transição vítrea mais alta que a do segundo composto elastomérico.