ITTO20120308A1 - Pneumatico per autoveicolo ad elasticita' variabile - Google Patents

Description

Pneumatico per autoveicolo ad elasticità variabile

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un innovativo pneumatico con rigidezza differenziata, in particolare per autoveicoli, ma comunque adatto a diverse applicazioni, quali veicoli industriali, veicoli per trasporto pubblico, sportivi ed aeromobili, in grado di garantire allo stesso tempo una ottima tenuta di strada e un migliore comfort per il conducente ed eventuali passeggeri. Sono noti allo stato dell’arte e attualmente in commercio una vasta gamma di pneumatici che equipaggiano la maggior parte dei mezzi di trasporto destinati ad un uso su strada. Essi sono prodotti in molteplici tipi e misure adatti ai diversi veicoli, siano essi autovetture, autocarri, veicoli per il trasporto collettivo di persone, mezzi agricoli, o motoveicoli. Sono da considerare inoltre anche gli impieghi degli pneumatici nelle competizioni motoristiche, dove lo studio per la ricerca delle migliori prestazioni porta alla costruzione di pneumatici con mescole molto differenziate e alla scoperta di soluzioni tecniche applicabili in seguito al settore commerciale. Gli pneumatici noti sono generalmente costituiti da diverse parti: un battistrada, che è l'elemento di contatto con l'asfalto, assicura la trazione e la frenatura del mezzo e la generazione delle forze laterali per garantire la direzionalità, resiste all'usura e protegge la carcassa; cinture a strati multipli di corde o fili d'acciaio interposte tra la carcassa e il battistrada, che aumentano la resistenza e la rigidezza dello pneumatico, anche in modo differenziato rispetto alla direzione di applicazione delle forze; fianchi dello pneumatico, il quale proteggono le tele dagli agenti atmosferici e chimici e inoltre modula la flessione a cui è sottoposto lo pneumatico durante l'impiego; una carcassa o tela che consente la trasmissione di tutte le forze di carico tra il cerchio su cui lo pneumatico è montato e il terreno e garantisce inoltre la resistenza alla pressione di gonfiaggio e successivamente di esercizio durante tutte le manovre; nervature dette anche cerchietti costituite da fasce d'acciaio poste in un tallone, accomodano lo pneumatico sul cerchione e lo mantengono in posizione, evitando un suo eventuale sfilamento; un riempimento che è generalmente costituito da gomma ed è posto nella zona del tallone e del fianco per consentire un passaggio graduale dalla zona rigida del tallone a quella flessibile del fianco; un rivestimento interno: strato di gomma inserito all'intemo dei pneumatici tubeless, studiato appositamente per evitare perdite d'aria; un tallone: strato di tela gommata che separa i cerchietti dal cerchio che garantisce l'attrito necessario fra pneumatico e cerchio per evitarne la rotazione relativa.

In particolare, il profilo dello pneumatico è studiato a seconda delle esigenze a cui deve rispondere ed al mezzo a cui va applicato. Esso può essere di due tipi normale/turistico studiato in modo da offrire un buon compromesso fra comfort e tenuta di strada oppure sportivo, studiato in modo da offrire la migliore tenuta.

Gli pneumatici attualmente in commercio sono sia muniti di camera d'aria che privi. Quelli muniti di camera d’aria racchiudono in un involucro sottile approssimativamente toroidale che garantisce la tenuta ed è flessibile al punto di adattarsi alla forma della camera compresa fra lo pneumatico e il cerchio, il gas compresso (sia esso aria o altro gas) per ottenere un effetto di adattamento e sospensione del veicolo dal terreno. Gli pneumatici privi di camera d'aria, invece, hanno la copertura realizzata in gomma e in tele di fibra o di metallo, costruita non solo in modo da trasmettere e ricevere le forze che si generano sia in condizioni statiche sia durante la rotazione, ma anche da fungere da involucro di contenimento del gas compresso. In questo caso l'accoppiamento fra tallone e cerchio deve essere tale da garantire la tenuta di gas. Bisogna tuttavia segnalare il fatto che, nella maggioranza dei veicoli, la scelta dello pneumatico è sempre legata ad un compromesso tra le caratteristiche di tenuta di strada, comfort dei trasportati e consumo di carburante. In generale, l’utilizzo di gomme più larghe e più basse è legato ad un livello di comfort minore associato ad una migliore tenuta di strada, viceversa si utilizzano pneumatici meno larghi e più alti, qualora si voglia privilegiare il confort rispetto ad altre esigenze. Vi è quindi la necessità di trovare una soluzione di pneumatico che possa contemperare queste diverse esigenze tra loro contrastanti.

Il trovato oggetto del presente brevetto risolve il problema tecnico di avere una perfetta tenuta di strada e contemporaneamente mantenere un confort ottimale per il guidatore e per gli eventuali passeggeri, nonché di ridurre le sollecitazione trasmesse dalle ruote alla struttura del veicolo. Questo trade-off viene risolto da un pneumatico dotato di rigidità variabile ed in particolare comprendente una porzione rigida ed una porzione flessibile come specificato nella rivendicazione 1.

Secondo un particolare modo di realizzazione dette porzioni rigide e flessibili possono essere portate a diverse pressioni di gonfiaggio.

Questi ed altri vantaggi saranno meglio evidenziati nella descrizione del procedimento per la realizzazione l’invenzione che fa riferimento specifico alle Tavole 1-4, Figure 1 e 8, nelle quali è rappresentato un esempio di realizzazione preferenziale del presente trovato assolutamente non limitativo.

In particolare:

La Fig. 1 mostra in sezione lo pneumatico in oggetto in cui la porzione flessibile è realizzata per mezzo di fianchi morbidi;

La Fig. 2 mostra in sezione un particolare delle deH'accoppiamento fra cerchio e tallone;

La Fig. 3 mostra in sezione lo pneumatico in oggetto, secondo un differente modo di realizzazione, in cui la porzione flessibile è realizzata per mezzo di una sezione pneumatica interna con elevata flessibilità i cui fianchi sono uniti fra loro da un estradosso continuo;

La Fig. 4 mostra per il caso del modo rappresentato in fig 3 in sezione un particolare;

La Fig. 5 mostra una sezione trasversale dell’intero pneumatico con indicata le valvola di gonfiaggio, secondo un esempio di realizzazione, nella versione senza estradosso di gomma per la sezione interna;

La Fig. 6 mostra una sezione trasversale dell’intero pneumatico con indicata la valvola di gonfiaggio, secondo un esempio di realizzazione, nella versione con estradosso di gomma per la sezione interna;

La Fig. 7 mostra una vista frontale dell’intero pneumatico in cui è messa in evidenza l’eccentricità in fase di rotolamento;

• La Fig. 8 mostra una sezione trasversale dell’intero pneumatico e la deformazione dei fianchi della sezione interna.

Con riferimento alle Figure l e 2, lo pneumatico comprende una porzione rigida (1) e una porzione flessibile (2). In particolare la porzione rigida comprende un cerchio esterno (3), una coppia di fianchi (4) ed un battistrada (5); la realizzazione ed il montaggio di tali elementi avviene secondo le tecniche note dei pneumatici per autoveicoli. La porzione flessibile (2) comprende invece un cerchio interno (6) ed una coppia di fianchi (7) aventi un tallone (12) e caratterizzati da elevata flessibilità. L’accoppiamento tra porzione rigida e porzione flessibile è realizzato secondo tecniche note, ad esempio, dotando il cerchio esterno (3) di opportuni risalti anulari (8) all’ interno delle quali è forzato un risalto anulare (9), assimilabile ad una sorta di secondo tallone posto nella parte di maggior diametro dei detti fianchi (7).

Con riferimento specifico alle Figure 3 e 4, lo pneumatico in oggetto secondo un modo alternativo di realizzazione, comprende ugualmente una porzione rigida (1) ed una porzione flessibile (2), ma mentre la porzione rigida coincide con quella della precedente realizzazione, la porzione flessibile (2) comprende invece un cerchio interno (6), una coppia di fianchi (7) aventi un tallone (12) ed un estradosso intermedio (10). I fianchi (7) ed l’estradosso intermedio (10) sono caratterizzati da elevata flessibilità. L’accoppiamento tra la porzione rigida e la porzione flessibile è realizzato forzando una pluralità di risalti (11) del cerchio esterno (3) all’interno di rispettive gole dell’estradosso intermedio (10). Vi è da notare una certa analogia con i pneumatici noti, i cosiddetti a battistrada riportato, di frequente utilizzo in autoveicoli pesanti. Detti pneumatici hanno semplicemente un battistrada costituito con rigidità solitamente elevata, che aderisce all’ estradosso più flessibile di un normale pneumatico. Lo scopo per lo più è una riduzione del costo di sostituzione del battistrada usurato o danneggiato nell'uso.

Inoltre, secondo la realizzazione in oggetto è anche possibile gonfiare lo pneumatico con differenti pressioni di gonfiaggio, allo scopo di esaltare il simultaneo comportamento rigidoflessibile.

A tal proposito, occorre inoltre prevedere un opportuno sistema di gonfiaggio (Figure 5 e 6) dello pneumatico, per la sua parte più esterna che, secondo i due modi alternativi di realizzazione comprenderà un tubicino intermedio (13) di collegamento del cerchio interno con quello esterno non accessibile (Fig.5). Nel secondo modo di realizzazione, dotato quindi di estradosso intermedio, detto tubicino intermedio (13) dovrà ulteriormente attraversare un foro passante presente lungo l’estradosso intermedio e si dovrà garantire la tenuta dell’aria nel tubicino verso la camera interna (Fig. 6), nonché la tenuta del gas di riempimento della sezione esterna.

I numerosi vantaggi portati dal trovato oggetto della presente domanda di brevetto, vengono di seguito descritti.

Durante il funzionamento, lo pneumatico garantisce un’ottima tenuta di strada per mezzo della sua porzione rigida e allo stesso tempo un elevato confort interno, per mezzo della sua porzione flessibile che riduce la trasmissione di urti e di vibrazioni verso Γ interno dell’ autoveicolo.

La cedevolezza dello pneumatico (Fig. 8) è affidata alla sezione interna, mentre la sezione esterna è caratterizzata da elevata rigidezza ed eventualmente da elevata pressione di gonfiaggio (incompatibili con una elevata deformabilità). La deformazione della sezione interna riguarda i fianchi (7), mentre l'estradosso intermedio (10) rimane circolare anche in presenza di deformazione. Quindi la perdita per isteresi nella gomma è molto ridotta nella sezione interna perché la deformazione avviene sul fianco, sottile ed elastico. Viceversa, nella sezione esterna, analogamente agli pneumatici tradizionali, si ha una perdita per isteresi in corrispondenza dell'appiattimento del battistrada a contatto con l'asfalto. Tuttavia, l'elevata rigidità della sezione esterna e l'eventuale alto valore di pressione di gonfiaggio fanno sì che la perdita sia minore rispetto agli pneumatici tradizionali.

Nella Figura 7 e nella Figura 8 si evidenzia che, la presenza di una eccentricità (e), non altera la circolarità della sezione interna. Il primo vantaggio che se ne consegue, è di una minore perdita energetica dovuta all'attrito di rotolamento deH'insieme della ruota. Un ulteriore vantaggio è dato dalla separazione della funzione di cedevolezza da quella di massimizzazione della tenuta di strada, ottenuta attraverso l'adozione di uno pneumatico rigido trasversalmente e preferibilmente gonfiato a pressione elevata.

Il comfort dell'abitacolo, in presenza di una riduzione della trasmissione delle sollecitazioni e degli urti dalla superficie stradale alle sospensioni grazie alla flessibilità della sezione interna.

Per le stesse ragioni sopraelencate, le sollecitazioni trasmesse alla struttura sono inferiori, rispetto a quelle trasmesse da uno pneumatico tradizionale ottimizzato dal punto di vista della tenuta di strada. Questo può consentire un alleggerimento delle strutture a parità di durata, importante per esempio in vetture sportive o da competizione. Anche nel caso in cui avvenga la foratura di una delle due sezioni, la soluzione proposta porta ad un appiattimento inferiore rispetto ad uno pneumatico tradizionale, comportando quindi meno rischi nella perdita della direzionalità del mezzo e di incremento della resistenza al rotolamento. Questo può essere un vantaggio significativo nel caso di veicoli militari o blindati per uso civile.

Claims (9)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1) Pneumatico per autoveicolo ad elasticità variabile comprendente una porzione rigida (1), che a sua volta comprende un cerchio esterno (3), una coppia di fianchi (4) e un battistrada (5) e caratterizzata da una porzione flessibile (2).
2. 2) Pneumatico secondo la rivendicazione 1 in cui detta porzione flessibile (2) comprende un cerchio interno (6) ed una coppia di fianchi (7).
3. 3) Pneumatico secondo la rivendicazione 2 in cui detta porzione flessibile (2) comprende, inoltre, un estradosso (10).
4. 4) Pneumatico secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3 in cui detta coppia di fianchi (7) è caratterizzata da elevata flessibilità.
5. 5) Pneumatico secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che Γ accoppiamento tra porzione rigida e porzione flessibile è attuato per mezzo di opportune gole anulari (8) nel cerchio esterno (3), all’ interno delle quali è forzato un risalto anulare (9) dei detti fianchi (7).
6. 6) Pneumatico secondo la rivendicazione 3 in cui detto accoppiamento è realizzato forzando una pluralità di risalti (11) del cerchio esterno (3) alPinterno di rispettive gole del estradosso (10).
7. 7) Pneumatico secondo la rivendicazione 3 o 6 caratterizzato dal fatto che dette porzioni rigide e flessibili sono portate a diverse pressioni di gonfiaggio.
8. 8) Sistema di gonfiaggio per la parte esterna dello pneumatico secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato da un tubicino intermedio di collegamento del cerchio interno con quello esterno non accessibile.
9. 9) Sistema di gonfiaggio secondo la rivendicazione 8, in cui detto tubicino intermedio attraversa un foro passante lungo l’estradosso intermedio.