ITMI970584A1

ITMI970584A1 - Pneumatico a bassa temperatura d'esercizio

Info

Publication number: ITMI970584A1
Application number: IT97MI000584A
Authority: IT
Inventors: Marco Nahmias
Original assignee: Pirelli
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 1998-09-14
Also published as: ATE245548T1; EP0864447B1; EP0864446B1; KR19980080277A; ES2203842T3; ES2175264T3; US20050034797A1; DE69711840D1; TW390848B; ATE215889T1; BR9804637A; JP4750915B2; US6540858B1; EP0864447B9; US20110146861A1; US20080257465A1; DE69816505T2; EP0864446A1; TR199800470A2; JPH1111114A

Description

D E S C RI Z I O N E

La presente invenzione riguarda pneumatici per ruote di veicoli, e più in particolare pneumatici per motoveicoli ed autovetture, anche se può trovare impiego con tutti i tipi di pneumatici; più specificatamente l’invenzione si riferisce alla fascia battistrada di tali pneumatici, non escluse le fasce, crude o prestampate, per la ricopertura dei pneumatici usurati, nonché ad un metodo per il conseguimento di condizioni termiche ottimali in esercizio.

Come è noto, ai moderni pneumatici vengono richieste non solo buone caratteristiche di comportamento con riferimento alla marcia su qualunque tipo di fondo, asciutto, bagnato, innevato, ma anche un buon livello qualitativo in merito ad altre caratteristiche funzionali, quali ad esempio il comfort, la scorrevolezza di rotolamento e la resa chilometrica, e queste caratteristiche devono essere mantenute anche quando il pneumatico marcia in condizioni critiche o esasperate, ad esempio per l’elevata velocità in relazione al tracciato stradale, in particolare in combinazione con un’elevata temperatura ambientale.

Le summenzionate caratteristiche comportamentali e funzionali vengono determinate ricavando nella fascia battistrada scanalature ed incavi circonferenziali e/o trasversali, di dimensioni ed orientamento opportuno, che determinano la formazione di cordoni e/o tasselli, variamente disposti nella fascia a formare un tipico disegno battistrada in relazione al tipo d’impiego previsto per il pneumatico; in particolare il suddetto disegno viene qui definito simmetrico, quando rimane uguale a sé stesso indifferentemente rispetto al senso di rotolamento del pneumatico, asimmetrico quando presenta un lato diverso dal lato assialmente opposto, ed infine direzionale quando identifica un particolare, preferito senso di rotazione del pneumatico, cioè quando risulta speculare rispetto al piano equatoriale del medesimo.

Preferibilmente, in particolare ai fini delle caratteristiche comportamentali di tenuta di strada su fondo bagnato e innevato e durante la marcia in curva, i tasselli ed i cordoni sono dotati di un'idonea lamellatura, vale a dire di una più o meno fitta serie di sottili intagli orientati in senso sostanzialmente perpendicolare alla direzione di movimento lungo la quale debbono esplicare la loro funzione.

Tutto ciò premesso, è noto che le caratteristiche comportamentali del pneumatico sono sensibilmente influenzate, in senso negativo, dalla temperatura d’esercizio del pneumatico, ed uno dei problemi di più difficile soluzione è, da sempre, quello di mantenere una buona resistenza all’ usura ed una adeguata tenuta di strada (grip) sia alle temperature di normale utilizzo del pneumatico (30°-50°C), sia quando il pneumatico supera dette temperature in seguito ad elevate sollecitazioni termo-meccaniche, quali, ad esempio, quelle derivanti da un impiego cosiddetto al limite del pneumatico stesso.

La difficoltà di mantenere queste desiderate caratteristiche in ogni condizione di marcia deriva essenzialmente dal fatto che la resistenza all’ usura e la tenuta di strada sono sostanzialmente inconciliabili ira loro: infatti, per conseguire una buona resistenza all’usura del pneumatico e bassa resistenza al rotolamento è necessario impiegare mescole aventi un basso valore di isteresi e, come tali, atte a dissipare una limitata quantità di energia durante il rotolamento.

D'altro lato, per conseguire la desiderata tenuta di strada del pneumatico, è necessario impiegare mescole aventi un alto valore di isteresi e, come tali, atte a dissipare una quantità di energia tale da garantire una elevata aderenza tra la fascia battistrada ed il terreno.

Ricordiamo che la temperatura raggiunta dalla mescola in esercizio è proporzionale alla quantità di energia dissipata e quindi al suo valore di isteresi.

Ne consegue che la mescola ottimale costituente la fascia battistrada dovrebbe avere comportamenti isteretici del tutto opposti e tra loro incompatibili, se si volessero ottimizzare contemporaneamente tutte le caratteristiche prestazionali del pneumatico.

Ed infatti, tutti i tentativi effettuati nell’arte per migliorare le prestazioni del pneumatico in un campo di temperature diverse da quelle di normale utilizzo, si sono scontrati o con ima sostanziale ed indesiderata perdita di grip, o con un sostanziale peggioramento della resistenza all'abrasione della fascia battistrada e talora con entrambi gli inconvenienti. Anche la richiedente, in passato, ha provato a risolvere questo problema, in particolare con il pneumatico oggetto del proprio brevetto italiano No. 1,087,461.

Questo pneumatico è dotato di una fascia battistrada costituita da due porzioni circonferenziali, assialmente contigue, di differente composizione, delle quali la prima porzione è in mescola avente una bassa temperatura di transizione vetrosa (di seguito: Tg), compresa fra -55° e -30°, mentre la mescola della seconda porzione presenta un’alta Tg, compresa fra -25° e -10°. A fronte di certi vantaggi conseguiti in condizioni di normale o elevata temperatura di esercizio, in condizioni invernali, quando lavora a bassa temperatura ambientale, prossima a quella (-10°) della Tg più elevata, il pneumatico denota un sostanziale decadimento delle prestazioni in termini di comportamento.

La conseguenza pratica di tutto ciò è che il suddetto problema risulta sostanzialmente non risolto dalla tecnica del settore.

In particolare, le fasce battistrada di tipo noto, non riescono a mantenere la medesima tenuta di strada quando il pneumatico supera, in condizioni di impiego esasperato, le normali temperature di utilizzo sopra indicate (30°-50°C), senza simultaneamente penalizzare la resistenza all’abrasione.

In accordo con la presente invenzione, si è sorprendentemente trovato che risulta possibile mantenere le caratteristiche comportamentali del pneumatico durante Γ impiego in condizioni usuali, migliorandole verso un livello più elevato durante l’impiego in condizioni esasperate.

Inizialmente la richiedente aveva affrontato il problema di produrre pneumatici comprendenti inserti colorati, come ad esempio il fianco bianco, ed in particolare pneumatici con la fascia battistrada in due colori distinti, includente almeno uno di detti inserti. Un pneumatico bicolore, oltre a presentare un aspetto estetico gradevole e inusitato, consentendo ad esempio la personalizzazione della propria vettura con i colori preferiti, può avere anche funzioni più pratiche come quella di consentire un corretto montaggio del pneumatico sul veicolo per i pneumatici che lo richiedano (quando il disegno battistrada non può essere di aiuto) o di identificazione immediata del tipo di pneumatico immagazzinato fra molti altri, spesso in locali scarsamente illuminati.

La richiedente ha percepito che la realizzazione di mescole colorate esclude l’uso, anche in proporzioni minimali, del nero di carbonio (qui di seguito anche: nerofumo) come carica di rinforzo in quanto il potere colorante del nerofumo è tale da annullare l’effetto di qualunque altro pigmento colorato.

Solo le cariche cosiddette bianche si lasciano colorare con adatti pigmenti e fra queste le cariche preferite per l’uso nei pneumatici, in particolare nella fascia battistrada, sono state individuate nelle cariche in materiali silicei, specificatamente la silice.

E’ tuttavia noto che la silice, utile per conferire al pneumatico doti di bassa resistenza di rotolamento (causa il basso valore isteretico della mescola cosi caricata) e buona tenuta su neve e bagnato, è di prestazioni inferiori per quanto riguarda la tenuta di strada su asciutto (grip) e la resistenza all’usura cosicché il suo impiego come carica di rinforzo nella fascia battistrada del pneumatico deve essere attentamente controllato.

Osservando i risultati delle prove su strada di una serie di prototipi aventi il battistrada costituito da due differenti porzioni circonferenziali assialmente affiancate, l’una costituita da mescola caricata prevalentemente con nerofumo (mescola nera) l’altra costituita da mescola caricata esclusivamente con carica bianca (mescola bianca) la richiedente ha potuto constatare che i risultati di comportamento su strada asciutta di detti prototipi erano sempre globalmente migliori di quelli dei pneumatici di confronto, aventi il battistrada in mescola rispettivamente caricata con nerofumo e con altissima percentuale di silice.

Nel corso degli studi tesi a chiarire la ragione di questi risultati inattesi ed inspiegabili la richiedente ha eseguito anche alcune termografie della fascia battistrada dei pneumatici in prova scoprendo in tal modo che i pneumatici bicolori dell’invenzione marciavano sempre a temperatura più fredda dei pneumatici neri: in particolare anche la porzione nera di detti prototipi si manteneva tendenzialmente più fredda dell’equivalente porzione di battistrada nei pneumatici neri.

Senza volerne restare in alcun modo vincolati, secondo la presente invenzione si ritiene che il miglioramento ottenuto nel comportamento su strada dei pneumatici bicolori in confronto con i pneumatici neri possa dipendere dalla suddetta minor temperatura di funzionamento del pneumatico; quello conseguito in rapporto ai pneumatici bianchi dipenderebbe invece dalle note e sopra citate carenze della silice nei confronti di importanti aspetti del comportamento su strada del pneumatico.

In particolare si ritiene che la porzione di mescola bianca, o comunque di una mescola a bassa isteresi, cioè di una mescola “fredda”, nei pneumatici con fascia bimescola sviluppi un’azione sinergica legata alla sua inferiore temperatura di funzionamento in esercizio, che mantiene tendenzialmente più fredda dell’usuale anche l’adiacente porzione di mescola nera, oltre a tutto il pneumatico nel suo complesso.

Si ritiene che l’invenzione possa esplicare i suoi effetti in maniera apprezzabile quando le differenze fra i valori d’isteresi e/o fra le quantità di carica bianca nelle due mescole associate siano preferibilmente comprese entro determinati limiti, come qui di seguito più precisamente descritti.

In accordo con un primo aspetto della presente invenzione, si è trovato un metodo per controllare la temperatura d’esercizio di un pneumatico comprendente una carcassa torica provvista di fianchi assialmente contrapposti e di talloni per l’ancoraggio ad un corrispondente cerchio di montaggio, una fascia battistrada stampata con un disegno a rilievo per il contatto di rotolamento col terreno, posta in corona a detta carcassa, ed una struttura di cintura interposta fra detta carcassa e detta fascia battistrada, assialmente estesa in modo continuo fra detti fianchi, che consiste nel fatto di realizzare la fascia battistrada con almeno due porzioni circonferenziali di differente composizione, rispettivamente prima e seconda porzione, assialmente contigue, dette composizioni presentando un diverso valore di isteresi, la differenza fra detti due valori essendo tale da ottenere nel pneumatico una temperatura d’esercizio globalmente inferiore a quella che avrebbe con una fascia battistrada della composizione che presenta il valore di isteresi maggiore.

Si è trovato che, preferibilmente, la differenza fra detti valori di isteresi deve essere almeno pari al 10% del valore più elevato, e preferibilmente superiore al 20% di detto valore.

Secondo un diverso aspetto, si è trovato che un metodo alternativo può essere attuato realizzando la fascia battistrada del pneumatico con due porzioni circonferenziali assialmente affiancate, di diversa composizione, rispettivamente bianca e nera, con almeno una composizione comprendente, quale carica di rinforzo, una carica bianca, la differenza fra le quantità di carica bianca presenti ripettivamente in ciascuna delle due composizioni essendo tale da ottenere nel pneumatico una temperatura d’esercizio globalmente inferiore a quella che avrebbe con una fascia battistrada della composizione che presenta la minor quantità di carica bianca.

Si è trovato che, preferibilmente, la composizione cosiddetta nera deve contenere almeno il 40% di nero di carbonio mentre la composizione cosiddetta bianca deve contenere almeno il 20% di carica bianca, rispetto al totale della carica di rinforzo; più precisamente, la mescola bianca deve contenere una quantità di carica bianca, in termini di peso della carica, maggiore di quella contenuta nella mescola nera e la differenza di carica fra le due mescole deve corrispondere ad una differenza percentuale preferibilmente pari ad almeno il 20% fra le percentuali in peso di carica bianca sul totale della carica di rinforzo in ciascuna delle due mescole.

In un suo diverso aspetto l’invenzione riguarda un pneumatico per ruote di veicoli comprendente una carcassa torica provvista di fianchi assialmente contrapposti e di talloni per l’ancoraggio di detto pneumatico ad un corrispondente cerchio di montaggio, una fascia battistrada posta in corona a detta carcassa, comprendente una pluralità di incavi e scanalature variamente disposti rispetto al piano equatoriale, atti a definire un disegno battistrada a rilievo per il contatto di rotolamento col terreno, ed una struttura di cintura interposta fra detta carcassa e detta fascia battistrada, assialmente estesa in modo continuo fra detti fianchi, detta fascia battistrada essendo costituita da almeno due porzioni circonferenziali, rispettivamente prima e seconda porzione, assialmente contigue, di differente composizione, caratterizzato dal fatto che dette composizioni presentano un diverso valore di isteresi, la differenza fra detti due valori essendo tale da ottenere nel pneumatico una temperatura d’esercizio globalmente inferiore a quella che avrebbe con una fascia battistrada della composizione che presenta il valore di isteresi maggiore.

In un suo ulteriore aspetto l’invenzione riguarda un pneumatico per ruote di veicoli comprendente una carcassa torica provvista di fianchi assialmente contrapposti e di talloni per l’ancoraggio di detto pneumatico ad un corrispondente cerchio di montaggio, una fascia battistrada posta in corona a detta carcassa, comprendente una pluralità di incavi e scanalature variamente disposti rispetto al piano equatoriale, atti a definire un disegno battistrada a rilievo per il contatto di rotolamento col terreno, ed una struttura di cintura interposta fra detta carcassa e detta fascia battistrada, assialmente estesa in modo continuo fra detti fianchi, detta fascia battistrada essendo costituita da almeno due porzioni circonferenziali, rispettivamente prima e seconda porzione, assialmente contigue, di differente composizione, caratterizzato dal fatto che detta prima porzione comprende una carica di rinforzo in nero di carbonio includente almeno il 40% di detto nero mentre detta seconda porzione comprende, quale carica di rinforzo, una carica bianca almeno pari al 20% della quantità totale di carica di rinforzo, la differenza di composizione fra dette due porzioni essendo tale da ottenere nel pneumatico una temperatura d’esercizio globalmente inferiore a quella che avrebbe con una fascia battistrada della composizione che presenta la minor quantità di carica bianca.

Si è trovato preferibile che la seconda porzione contenga la maggior quantità di carica bianca, con una differenza fra le quantità di detta carica rispettivamente presenti nelle due composizioni almeno pari al 20% in peso a favore della composizione più caricata di carica bianca, purché il volume di detta seconda porzione sia tale da provocare detta diminuzione di temperatura.

In accordo con ciò, si è trovato preferibile che il volume di detta seconda porzione sia non inferiore al 30% e non superiore al 80% del volume totale della fascia battistrada.

In un ulteriore diverso aspetto si è trovato preferibile che la larghezza di detta seconda porzione sia non inferiore al 25% e non superiore al 80% della larghezza totale della fascia battistrada, e preferibilmente maggiore del 50%.

In un nuovo e ancora diverso aspetto, l invenzione riguarda una fascia battistrada, sia in mescola cruda che già prestampata, per l’uso nella ricopertura di pneumatici usurati, realizzata secondo una qualunque delle diverse alternativa prima citate.

In un altro e nuovamente diverso aspetto, l invenzione riguarda anche un metodo per produrre pneumatici per ruote di veicoli, e specificatamente fasce battistrada per detti pneumatici, presentanti inserti colorati di colore diverso da nero.

L’invenzione, come sopra definita in molteplici suoi diversi aspetti, sarà ora meglio compresa con l'aiuto della descrizione che segue e delle figure allegate, aventi lo scopo di descrivere ed illustrare alcune sue preferite forme di attuazione, senza peraltro alcun intento limitativo.

- La figura 1 mostra in una sezione trasversale assiale un pneumatico del tipo per veicoli a quattro ruote, secondo l’invenzione;

- la figura 2 mostra in sezione trasversale assiale un pneumatico del tipo per veicoli a due ruote, secondo l invenzione;

- la figura 3 mostra, vista in pianta, una limitata porzione di fascia battistrada secondo l’invenzione stampata con un disegno battistrada di tipo simmetrico;

- la figura 4 mostra, in vista frontale, un pneumatico con fascia battistrada secondo l’invenzione, stampata con un disegno battistrada di tipo asimmetrico;

- la figura 5 mostra, vista in pianta, una limitata porzione di fascia battistrada secondo l’invenzione stampata con un disegno battistrada di tipo direzionale;

- la figura 6 mostra una termografia del battistrada del pneumatico secondo l’invenzione a confronto con quella di un pneumatico di tipo noto, riferite al medesimo disegno battistrada, di tipo asimmetrico, nelle medesime condizioni di esercizio.

La figura 1 illustra la struttura del pneumatico dell’ invenzione nel tipo per veicoli a quattro ruote. Tale struttura sostanzialmente non differisce dalla generica struttura, del resto ormai comunemente nota ai tecnici, dei pneumatici tradizionali: le differenze con questi ultimi risulteranno evidenti nel seguito della presente descrizione.

Il pneumatico 1 comprende una carcassa 2 presentante un struttura resistente formata da almeno una tela 3 di tessuto gommato comprendente cordicelle di rinforzo, tessili o metalliche, annegate nel materiale elastomerico del tessuto, avente le sue estremità 3a risvoltate ciascuna attorno ad un cerchietto di ancoraggio 4, quest’ultimo provvisto sulla sua superficie radialmente esterna di un riempitivo in gomma 5. Preferibilmente i lembi risvoltati 3a delle tele di carcassa risalgono radialmente verso l’esterno lungo almeno parte del fianco del suddetto riempitivo.

Come è noto, la zona del pneumatico comprendente il cerchietto 4 ed il riempitivo 5, cioè la porzione radialmente intema del fianco del pneumatico, forma il tallone, destinato all’ancoraggio del pneumatico ad un corrispondente cerchio di montaggio.

Sulla carcassa, preferibilmente di tipo radiale, cioè con le cordicelle di rinforzo giacenti in piani contenenti l’asse di rotazione del pneumatico, è disposta in modo noto una fascia battistrada 10, provvista di un disegno a rilievo, destinata al contatto di rotolamento del pneumatico sul terreno. La larghezza L di tale fascia viene individuata dalla reciproca distanza fra i punti d’intersezione delle curvature del battistrada e dei fianchi.

Tale disegno battistrada può comprendere una pluralità di cordoni e/o tasselli 11,12 separati fra loro da corrispondenti incavi e scanalature 13,14, dirette sia circonferenzialmente che trasversalmente, detti cordoni e/o tasselli potendo presentare vari intagli e lamelle 15, il tutto secondo configurazioni ben note ai tecnici.

Il pneumatico 1 può comprendere anche una struttura di cintura 6 disposta in corona alla carcassa 2, interposta fra carcassa e fascia battistrada, estesa da un fianco all’altro del pneumatico, cioè sostanzialmente larga quanto la fascia battistrada, comprendente due strati radialmente sovrapposti (7,8) di cordicelle di rinforzo, preferibilmente metalliche, parallele fra loro in ciascuno strato ed incrociate con quelle dello strato adiacente rispetto al piano equatoriale del pneumatico, e preferibilmente da un ulteriore strato radialmente più esterno (9) di cordicelle di rinforzo, preferibilmente tessili, e ancor più preferibilmente di materiale termorestringibile (nylon), orientate a 0°, cioè in direzione circonferenziale.

In accordo con l’invenzione, la fascia battistrada si compone di due porzioni circonferenziali, rispettivamente una prima porzione A (calda) ed una seconda porzione B, (fredda) assialmente contigue, di differente composizione; più precisamente, le due suddette composizioni presentano un diverso valore di isteresi, con ima differenza fra i due valori tale da far lavorare ciascuna porzione, in esercizio, ad una diversa temperatura.

Preferibilmente, la differenza di isteresi deve essere almeno pari al 10% del valore più elevato, e preferibilmente superiore al 20% di detto valore.

Il valore di isteresi cui ci si riferisce è il fattore di perdita (tan 6) misurato su provino cilindrico di diametro di 14 mm e altezza di 25 mm nelle seguenti condizioni: Temperatura di 70°C, frequenza di deformazione pari a 100 Hz in regime sinusoidale, su provino precompresso del 25% e sottoposto ad una ulteriore ampiezza di deformazione del 3.5 % rispetto alle dimensioni del provino indeformato.

E’ preferibile, in modo noto, sottoporre il provino, prima della misura, ad un ciclo di condizionamento, in termini di tempo e di cicli di frequenza, per stabilizzare i dati della successiva misura.

Il suddetto provino può essere ottenuto anche attraverso più fette di spessore ridotto opportunamente sovrapposte, ottenute per esempio da parti del battistrada del pneumatico, opportunamente preparate.

In una alternativa forma di realizzazione, le due porzioni circonferenziali, comprendono rispettivamente una prima porzione A (nera) ed una seconda porzione B, (bianca); più precisamente, le due suddette composizioni presentano una diversa carica di rinforzo, includente una carica bianca, la differenza fra le quantità di carica bianca presenti ripettivamente in ciascuna delle due composizioni essendo almeno pari al 20% della quantità più elevata, convenientemente presente nella porzione bianca.

Si è trovato che, preferibilmente, la composizione nera deve contenere almeno il 40% di nero di carbonio mentre la composizione bianca deve contenere almeno il 20% di carica bianca, rispetto al totale della carica di rinforzo, con ima differenza di carica bianca fra le due composizioni almeno pari al 20% in peso a favore della composizione più caricata di carica bianca.

Si è trovato che l’invenzione esplica i suoi effetti in maniera particolarmente apprezzabile quando il volume della seconda porzione B, cioè quello della composizione fredda, o della composizione bianca è tale da diminuire la temperatura globale d’esercizio del pneumatico rispetto a quella di un pneumatico equivalente, sottoposto alle medesime condizioni di esercizio, avente fascia battistrada realizzata con la composizione calda, che presenta il valore di isteresi maggiore o, in alternativa, con la composizione nera, che presenta la minor quantità di carica bianca.

Più precisamente, si è trovato che quando il volume di detta seconda porzione B rappresenta una quota significativa del volume totale della fascia battistrada, la temperatura d’esercizio sia dell’intera fascia battistrada, sia di ciascuna porzione di mescola, sia di tutto il pneumatico nel suo complesso, si mantiene ad un valore inferiore rispetto a quella di un pneumatico equivalente avente la fascia battistrada interamente realizzata con le corrispondenti mescola nera o calda.

Per pneumatico equivalente si intende qui un pneumatico del tutto uguale a quello dell’ invenzione salvo per la diversa composizione della mescola del battistrada.

Si è trovato che nel pneumatico dell’invenzione la diminuzione della temperatura globale, cioè della temperatura interna del pneumatico, è dell’ordine di almeno 5° C o superiore. In accordo con l’invenzione si ritiene che una quota significativa del volume totale della fascia battistrada sia rappresentata da una quota non inferiore al 30% del volume totale di detta fascia battistrada e preferibilmente superiore al 50%.

D’altra parte, all’aumentare del valore di tale quota aumenta la sensibilità del battistrada nei confronti dell’usura e della perdita di grip, cosicché, per mantenere le buone prestazioni comportamentali realizzate con il pneumatico dell’ invenzione, si ritiene che il volume di questa seconda porzione B non deve superare l’80% del volume totale di detta fascia battistrada.

II volume di mescola delle due porzioni di battistrada dipende naturalmente anche dalle caratteristiche del disegno ricavato nelle stesse, ed in particolare dal rapporto pieni/vuoti, generalmente diverso fra le due porzioni nel caso di disegni asimmetrici, cosicché si ritiene che la larghezza della seconda porzione, cioè quella cosiddetta fredda o bianca, deve essere preferibilmente compresa fra il 25% ed l 80% della larghezza totale della fascia battistrada e ancor più preferibilmente maggiore del 50% di tale larghezza.

In una forma preferita di attuazione dell’invenzione, in particolare qualora si voglia ottenere una composizione colorata, la seconda porzione B comprende, quale carica di rinforzo, la carica cosiddetta bianca, preferibilmente in modo esclusivo. In altre parole, di preferenza, la seconda porzione B è sostanzialmente priva di nerofumo.

Sempre in accordo con l’invenzione, tale colorazione viene preferibilmente realizzata mescolando la carica bianca con pigmenti coloranti scelti in una vasta gamma di colori possibili.

In ogni paese esistono numerosi fornitori di tali coloranti e di composizioni con carica bianca già colorata: la richiedente ha scelto per i suoi prototipi il materiale posto in commercio dalla consociata italiana del gruppo CLARIANT

Con riferimento alle mescole dell 'invenzione, si deve notare che il nero di carbonio della carica di rinforzo è scelto fra quelli noti nel settore: la richiedente utilizza preferibilmente nero di carbonio che presenta un valore di assorbimento DBP, misurato secondo le norme ISO 4656-1, pari ad almeno 100 ml/100g, preferibilmente compreso tra 130 e 160 ml/100g, ed un’area superficiale, quale determinata in base all’assorbimento di cetil-trimetilammonio secondo le norme ISO 6810 (assorbimento CTAB), non superiore a 130 m<2>/g e preferibilmente compresa tra 70 e 115 m /g.

Per quanto riguarda le cariche cosiddette "bianche", a titolo puramente indicativo si precisa qui che queste sono cariche rinforzanti di tipo inorganico quali gesso, talco, caolino, bentonite, biossido di titanio, silicati di vario tipo e silice.

Preferibilmente la mescola bianca dell'invenzione comprende una carica bianca a base di silice, cioè un agente rinforzante a base di biossido di silicio (silice), silicati e loro miscele, avente un'area superficiale, misurata secondo il metodo BET, in accordo con la norma ISO 5794-1 compresa tra 70 e 300 m^/g, ed un appropriato agente legante in grado di reagire chimicamente con la silice e legare quest'ultima alla base polimerica durante la vulcanizzazione di essa.

Fra i molti noti, la richiedente ha trovato conveniente l’uso di un noto agente legante silanico, definito come Si69, posto in commercio dalla DEGUSSA.

Per quanto riguarda la base polimerica delle mescole secondo l'invenzione questa può essere scelta nel gruppo comprendente: gomma naturale, 1,4-cis polibutadiene, policloroprene, 1,4-cis poliisoprene, copolimeri isoprene-isobutene eventualmente alogenati, butadiene-acrilonitrile, stirene-butadiene e terpolimeri stirene-butadieneisoprene, ottenuti sia in soluzione che in emulsione, terpolimeri etilene-propilene-diene. Secondo l'invenzione, tali basi polimeriche possono essere utilizzate individualmente o in miscela tra loro in accordo con le caratteristiche che si desidera impartire al prodotto finito. A titolo puramente indicativo e non limitativo, vengono fomiti qui di seguito due esempi di composizioni, rispettivamente per la mescola nera e per la mescola bianca, utilizzabili per i pneumatici secondo l'invenzione.

La mescola della porzione A, nella versione con carica rinforzante esclusivamente in nero di carbonio, può avere la seguente composizione, espressa in parti in peso:

La mescola della porzione B, nella versione includente quale carica rinforzante solo detta carica bianca a base di silice, può avere la seguente composizione, espressa in parti in peso:

Per il conseguimento dei risultati dell’ invenzione la suddetta seconda porzione B può essere disposta tanto al centro della fascia battistrada quanto in posizione laterale alla stessa: tuttavia, dato che la seconda porzione B risulta più sensibile all’usura ed alla perdita di grip, la posizione più conveniente nei pneumatici per impieghi non particolarmente critici è quella che, quando il pneumatico è montato sul veicolo, si trova a lato veicolo, dove durante la marcia in curva, la sollecitazione è minore. Nei pneumatici per alte prestazioni o per impieghi esasperati la posizione centrale sarà viceversa preferita per i disegni simmetrici e direzionali, quella laterale sarà preferita per i disegni asimmetrici: tali disegni presentano infatti due zone circonferenziali assialmente distinte, rispettivamente una zona interna ed una zona esterna con riferimento al montaggio del pneumatico sul veicolo, ed in questo caso detta seconda porzione B è preferibilmente situata in corrispondenza della zona interna del disegno, cioè quella che deve risultare disposta lato veicolo.

L'uso di una porzione di mescola rinforzata con carica bianca consente, come già detto, anche una conveniente colorazione di tale porzione: con riferimento a quanto appena detto, è chiaro che il disegno simmetrico o direzionale nel pneumatico nero non lascia stabilire a vista quale sia la porzione che deve essere montata a lato veicolo. Risulta evidente che una diversa colorazione della corrispondente porzione di battistrada risolve anche questo problema.

L’invenzione risulta vantaggiosamente applicabile anche sui pneumatici per motoveicoli. Questi pneumatici (Fig. 2) sono contraddistinti da un’elevata curvatura trasversale, definita da particolari valori del rapporto fra la distanza ht del colmo del battistrada dalla linea b passante per le estremità C-C del battistrada, misurata sul piano equatoriale, e la distanza wt fra dette estremità del battistrada. Tale valore, generalmente superiore a 0.15, nei pneumatici per ruote anteriori è spesso superiore anche a 0.30, contro un valore usuale nei pneumatici per autovetture dell’ordine di 0.05: nel seguito della presente descrizione il suddetto rapporto verrà indicato come "rapporto di curvatura". In questi pneumatici, ai fini della presente invenzione, la larghezza del battistrada deve essere interpretata come la misura dello sviluppo del battistrada lungo il suo profilo di curvatura.

La figura 2 illustra genericamente un pneumatico di questo tipo, comprendente una struttura di geometria molto particolare per poter sopportare condizioni di impiego estremamente critiche; come è noto, i veicoli a due ruote nel percorrere una traiettoria curvilinea si inclinano sul fianco interno alla curva secondo un angolo, definito angolo di "camber", il cui valore può arrivare fino a 65° rispetto al piano verticale al terreno.

Anche questo pneumatico prevede una struttura di carcassa sostanzialmente identica a quella già descritta in precedenza, alla quale si rimanda dal momento che sono stati qui utilizzati i medesimi riferimenti numerici già indicati in figura 1, tuttavia si precisa qui che la struttura di cintura 6 comprende quale elemento essenziale un avvolgimento di rinforzo costituito da almeno una cordicella inestensibile 9, preferibilmente metallica, estendentesi circonferenzialmente in corona alla tela di carcassa 3 a formare una pluralità di spire 9a parallele e consecutivamente affiancate, orientate sostanzialmente secondo la direzione di rotolamento del pneumatico 1, mentre sono meno condizionanti gli eventuali strati 7,8 radialmente sottostanti di cordicelle inclinate.

Le spire 9a, consecutivamente affiancate secondo un profilo curvilineo determinano, grazie alla loro sostanziale inestensibilità longitudinale, una stabilizzazione strutturale e dimensionale del pneumatico 1 , secondo il desiderato profilo di curvatura trasversale.

In accordo con l’invenzione la fascia battistrada 10 è convenientemente costituita dalle due predette porzioni di mescola A e B, la porzione di mescola fredda, o bianca, B essendo preferibilmente disposta a cavallo del piano equatoriale per ragioni di simmetria strutturale e funzionale del pneumatico, dovute alla sua peculiare forma geometrica ed alle condizioni di marcia del veicolo in curva. Ad ogni modo, anche per questo pneumatico valgono tutte le considerazioni, le limitazioni ed i valori critici già citati in precedenza.

La figura 3 mostra, secondo una vista in pianta, una limitata porzione di fascia battistrada secondo l’invenzione, stampata con un noto disegno battistrada di tipo simmetrico; con riferimento a questi tipi di disegno, la porzione di mescola bianca B può essere disposta con notevole libertà di scelta, tanto in posizione laterale rispetto alla fascia quanto in posizione centrale. In particolare la figura evidenzia, con l ombreggio, la porzione B situata in posizione centrale disassata rispetto al piano equatoriale del pneumatico: in relazione a particolari esigenze tecniche o di altro motivo da soddisfare, la suddetta porzione B potrà essere localizzata su uno o su entrambi i lati della fascia, o a cavallo del piano equatoriale, oppure suddivisa in una pluralità di zone circonferenziali alternate con zone di mescola nera.

La figura 4 mostra, in vista frontale, un pneumatico provvisto di fascia battistrada secondo l invenzione stampata con un disegno battistrada di tipo asimmetrico che presenta una zona circonferenziale I assialmente affiancata ad una diversa zona circonferenziale E.

Come già visto, il pneumatico viene montato sul veicolo con la zona I posta a fianco del veicolo e, di conseguenza, con la zona E all’estemo. Con questi tipi di disegno, la porzione di mescola bianca B (ombreggiata) sarà preferibilmente disposta su una zona laterale del disegno e, ancor più preferibilmente, in corrispondenza della zona laterale interna I.

La figura 5 mostra, sempre secondo una vista in pianta, una limitata porzione di fascia battistrada secondo l’invenzione stampata con un disegno battistrada di tipo direzionale; con questi disegni, la porzione di mescola bianca B (ombreggiata) sarà preferibilmente disposta in posizione centrale e, ancor più preferibilmente, a cavallo del piano equatoriale del pneumatico.

Il funzionamento del pneumatico dell’invenzione in condizioni di esercizio, in confronto con un equivalente pneumatico nero, di riferimento, è stato analizzato anche con una tecnica particolare nota come termografia del pneumatico. In particolare i pneumatici a confronto vengono posti in rotazione per attrito contro un tamburo rotante a velocità prefissata. La richiedente ha usato un tamburo del diametro di 1700 mm, fatto ruotare alla velocità di 120 Km/ora. I pneumatici vengono montati sul cerchio raccomandato per l’esercizio, gonfiati ad una pressione nell’intorno di quella d’esercizio e pressati contro il tamburo con un carico dell’ordine di quello nominale di esercizio, il tutto come previsto dalle Norme E.T.R.T.O. - European Tyre and Rim Technical Organization.

Dopo un tempo variabile fra 30 e 60 minuti, in relazione alla misura del pneumatico, alla sua struttura di carcassa, al disegno battistrada ed alla temperatura ambiente, si rileva che la temperatura interna (globale) del pneumatico si è stabilizzata: si procede quindi a fotografare il battistrada con luce infrarossa. La fotografia può essere eseguita tanto a pneumatico fermo quanto a pneumatico in rotazione e la modalità è scelta dallo sperimentatore in relazione a sue specifiche necessità. Il risultato è comunque un immagine del battistrada del pneumatico, convenientemente producibile a colori o in una scala di grigi, nella quale i diversi colori o i diversi toni di grigio identificano, punto per punto, le diverse temperature del battistrada, sia in superficie che a fondo incavi.

La figura 6 mostra la termografia del battistrada del pneumatico prototipo posto a confronto con un pneumatico di normale produzione della richiedente medesima, del tutto uguale al pneumatico prototipo salvo per il fatto che la fascia battistrada è realizzata in mescola nera.

Nella scala cromatica scelta dalla richiedente il colore vira dal blu al rosso, passando attraverso l azzurro, il verde ed il giallo, all’aumentare della temperatura da 25° C a 65° C. I pneumatici fotografati sono il pneumatico dell’invenzione, a destra nella figura, con fascia bimescola nera/bianca, con la porzione bianca a destra, a confronto con il pneumatico Pirelli "P 200 CHRONO ENERGY " di normale produzione, a sinistra.

I pneumatici provati avevano misura 175/70 R 13, erano montati su cerchio tipo J 5.5”, gonfiati alla pressione di 2.2 bar e sottoposti ad un carico di 450 Kg.

Le mescole delle due porzioni avevano la composizione riportata nella tabella che segue:

TABELLA

Dalla suddetta figura 6 si constata agevolmente come nel pneumatico dell’ invenzione la porzione azzurra, più fredda di quella verde, occupi un’area sensibilmente maggiore di quella del pneumatico di riferimento, estendendosi anche verso la spalla sinistra del pneumatico, realizzata in mescola nera, rispetto alla corrispondente porzione del pneumatico di riferimento.

Il rilevamento della temperatura interna (globale) del pneumatico ha fornito il valore di 53° per il pneumatico dell’ invenzione contro un valore di 58° per il pneumatico di riferimento. Nella tabella che segue sono riportati i risultati ottenuti da diverse prove comparative su strada effettuate con i pneumatici sopra indicati.

Più in particolare, con riferimento alla suddetta tabella, le colonne contrassegnate con 1 e 2 si riferiscono ai risultati di prova conseguiti rispettivamente con il "P 200 CHRONO ENERGY " (colonna 1) e con il pneumatico dell’invenzione (colonna 2) montati su vettura VW POLO 1.4. La tabella riporta i risultati ottenuti nelle prove di comportamento su tracciato misto includente una parte su strada normale ed una parte su pista, su fondo asciutto, con temperatura ambientale di 14° C.

TABELLA

I voti assegnati indicano il giudizio ottenuto dai corrispondenti pneumatici, in una scala da 1 a 10, a sensazione del collaudatore, con riferimento ai diversi comportamenti considerati nella prova, tanto migliori quanto maggiore è il voto assegnato.

Come è possibile rilevare dalla tabella, il comportamento del pneumatico dell’ invenzione, sostanzialmente identico a quello noto in condizioni di marcia normale in rettilineo, quando la mescola battistrada non è particolarmente impegnata, risulta invece nettamente migliore al progredire della severità d’impiego, con l’aumento delle condizioni di stress cui è sottoposta la mescola, cioè con l’aumento del calore dissipato e quindi della temperatura raggiunta dal battistrada specialmente nelle voci collegate alla tenuta di strada; dalla tabella è infatti possibile rilevare che il pneumatico in oggetto ha ottenuto, sotto ogni aspetto, una votazione superiore a quella del pneumatico di riferimento.

Risulta quindi evidente come la presente invenzione abbia permesso di ottenere i miglioramenti desiderati tramite una combinazione sinergica fra distinte porzioni di fascia battistrada, rispettivamente in mescola nera (calda) e mescola bianca (fredda) tale da conseguire un risultato globale esclusivamente positivo, cioè uguale o migliore a quello rilevabile sui pneumatici noti, sotto qualunque aspetto del comportamento su strada.

Risulta altresì evidente come l’invenzione abbia messo a disposizione un conveniente metodo per abbassare la temperatura d’esercizio dei pneumatici salvaguardando contemporaneamente tutte le doti di comportamento richieste: in particolare risulta ancor più evidente come l’invenzione possa conseguire ottimi risultati con riferimento ai pneumatici ricoperti, dove l’attacco fra la vecchia carcassa, già vulcanizzata, e la nuova fascia battistrada, cruda o prestampata, rappresenta da sempre un elemento particolarmente critico per la sua sensibilità alla temperatura di funzionamento dei pneumatico, come testimoniano gli spezzoni di battistrada frequentemente ritrovabili lungo le autostrade. Appare infine chiaro che la presente descrizione ha solo una funzione esplicativa e non limitativa per cui il tecnico dell’arte, dopo aver compreso l’invenzione come sopra descritta, potrà effettuare modifiche, varianti e sostituzioni delle variabili associate alla presente invenzione allo scopo di soddisfare specifiche e contingenti esigenze applicative secondo ogni sua necessità.

Claims

RI V E N D I C A Z I O N I 1. Pneumatico per ruote di veicoli (1) comprendente una carcassa torica (2) provvista di fianchi assialmente contrapposti e di talloni per l’ancoraggio di detto pneumatico ad un corrispondente cerchio di montaggio, una fascia battistrada (10) posta in corona a detta carcassa, comprendente una pluralità di incavi e scanalature variamente disposti rispetto al piano equatoriale, atti a definire un disegno battistrada a rilievo per il contatto di rotolamento col terreno, ed una struttura di cintura (6) interposta fra detta carcassa e detta fascia battistrada, assialmente estesa in modo continuo fra detti fianchi, detta fascia battistrada essendo costituita da almeno due porzioni circonferenziali, rispettivamente prima e seconda porzione, assialmente contigue, di differente composizione, caratterizzato dal fatto che dette composizioni presentano un diverso valore di isteresi, la differenza fra detti due valori essendo tale da ottenere nel pneumatico una temperatura d’esercizio globalmente inferiore a quella che avrebbe con una fascia battistrada della composizione che presenta il valore di isteresi maggiore.
2. Pneumatico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la differenza fra detti due valori d’isteresi deve essere almeno pari al 10% del valore più elevato.
3. Pneumatico per ruote di veicoli (1) comprendente una carcassa torica (2) provvista di fianchi assialmente contrapposti e di talloni per l’ancoraggio di detto pneumatico ad un corrispondente cerchio di montaggio, una fascia battistrada (10) posta in corona a detta carcassa, comprendente una pluralità di incavi e scanalature variamente disposti rispetto al piano equatoriale, atti a definire un disegno battistrada a rilievo per il contatto di rotolamento col terreno, ed una struttura di cintura (6) interposta fra detta carcassa e detta fascia battistrada, assialmente estesa in modo continuo fra detti fianchi, detta fascia battistrada essendo costituita da almeno due porzioni circonferenziali, rispettivamente prima e seconda porzione, assialmente contigue, di differente composizione, caratterizzato dal fatto che detta prima porzione comprende una carica di rinforzo in nero di carbonio includente almeno il 40% di detto nero mentre detta seconda porzione comprende, quale carica di rinforzo, una carica bianca almeno pari al 20% della quantità totale di carica di rinforzo, la differenza di composizione fra dette due porzioni essendo tale da ottenere nel pneumatico una temperatura d’esercizio globalmente inferiore a quella che avrebbe con una fascia battistrada della composizione che presenta la minor quantità di carica bianca.
4. Pneumatico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta seconda porzione contiene la maggior quantità di carica bianca, la differenza fra le quantità di detta carica rispettivamente presenti nelle due composizioni essendo almeno pari al 20% della quantità più elevata.
5. Pneumatico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il volume di detta seconda porzione è non inferiore al 30% del volume totale di detta fascia battistrada.
6. Pneumatico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il volume di detta seconda porzione è non superiore al 80% del volume totale di detta fascia battistrada.
7. Pneumatico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la larghezza di detta seconda porzione è non inferiore al 25% della larghezza totale della fascia battistrada.
8. Pneumatico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la larghezza di detta seconda porzione è non superiore al 80% della larghezza totale della fascia battistrada.
9. Pneumatico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la larghezza di detta seconda porzione è superiore al 50% della larghezza totale della fascia battistrada.
10. Pneumatico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta carica bianca è una carica rinforzante a base di silice.
11. Pneumatico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la carica rinforzante di detta seconda porzione è sostanzialmente priva di nero di carbonio.
12. Pneumatico secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detta carica rinforzante è ulteriormente caricata con pigmenti colorati.
13. Pneumatico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta seconda porzione è disposta nella zona centrale di detta fascia battistrada.
14. Pneumatico secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detta fascia battistrada è stampata con un disegno di tipo simmetrico.
15. Pneumatico secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detta fascia battistrada è stampata con un disegno di tipo direzionale.
16. Pneumatico secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detta fascia battistrada presenta un rapporto di curvatura non inferiore a 0.15.
17. Pneumatico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta seconda porzione è disposta in una zona laterale della fascia battistrada.
18. Pneumatico secondo la rivendicazione 17, caratterizzato dal fatto che detta fascia battistrada è stampata con un disegno di tipo asimmetrico che presenta due zone circonferenziali assialmente distinte, rispettivamente una zona interna ed una zona esterna con riferimento al montaggio del pneumatico sul veicolo.
19. Pneumatico secondo la rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che detta seconda porzione è disposta in corrispondenza della zona interna di detto disegno.
20. Fascia battistrada per l’uso nella ricopertura di pneumatici usurati, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno due porzioni circonferenziali, rispettivamente prima e •seconda porzione, assialmente contigue, di differente composizione, secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni.
21. Metodo per controllare la temperatura d’esercizio di un pneumatico, detto pneumatico comprendendo una carcassa torica (2) provvista di fianchi assialmente contrapposti e di talloni per l’ancoraggio ad un corrispondente cerchio di montaggio, una fascia battistrada posta in corona a detta carcassa ed una struttura di cintura (6) interposta fra detta carcassa e detta fascia battistrada, assialmente estesa in modo continuo fra detti fianchi, caratterizzato dal fatto di realizzare la fascia battistrada con almeno due porzioni circonferenziali, rispettivamente prima e seconda porzione, assialmente contigue, dette porzioni presentando un diverso valore di isteresi, la differenza fra detti valori essendo tale da ottenere nel pneumatico una temperatura d’esercizio globalmente inferiore a quella che avrebbe con una fascia battistrada della composizione che presenta il valore di isteresi maggiore.
22. Metodo per controllare la temperatura d’esercizio di un pneumatico, detto pneumatico comprendendo una carcassa torica (2) provvista di fianchi assialmente contrapposti e di talloni per l’ancoraggio ad un corrispondente cerchio di montaggio, una fascia battistrada posta in corona a detta carcassa ed una struttura di cintura (6) interposta fra detta carcassa e detta fascia battistrada, assialmente estesa in modo continuo fra detti fianchi, caratterizzato dal fatto di realizzare la fascia battistrada con almeno due porzioni circonferenziali, rispettivamente prima e seconda porzione, assialmente contigue, delle quali detta prima porzione comprende una carica di rinforzo in nero di carbonio includente almeno il 40% di detto nero mentre detta seconda porzione comprende, quale carica di rinforzo, una carica bianca almeno pari al 20% della quantità totale di carica di rinforzo, la differenza di composizione fra dette due porzioni essendo tale da ottenere nel pneumatico una temperatura d’esercizio globalmente inferiore a quella che avrebbe con una fascia battistrada della composizione che presenta la minor quantità di carica bianca.
23. Metodo secondo rivendicazione 21, caratterizzato dal fatto di realizzare detta seconda porzione con la maggior quantità di carica bianca, la differenza fra le quantità di detta carica rispettivamente presenti nelle due porzioni essendo almeno pari al 20% della quantità più elevata.
24. Metodo per produrre pneumatici comprendenti inserti colorati caratterizzato dal fatto di realizzare detti inserti con composizioni di mescole aventi come carica di rinforzo cariche bianche e pigmenti colorati in sostanziale assenza di nero di carbonio.
25. Metodo secondo rivendicazione 24, caratterizzato dal fatto di realizzare almeno uno di detti inserti come porzione circonferenziale della fascia battistrada del pneumatico, detta fascia comprendendo almeno due porzioni circonferenziali, assialmente contigue, di differente composizione.