MX2012004176A - Metodo y aparato para el refuerzo de la banda de corte multicapas. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un método para el refuerzo de una banda de corte de capas múltiples que se puede utilizar en una llanta no neumática. Más particularmente, se presenta un método iterativo para mejorar las características de desempeño (tales como por ejemplo, incrementar la rigidez a la flexión) de una banda de corte sin incrementar su espesor o para reducir el espesor de una banda de corte mientras se mantienen sus características de desempeño. También se proporcionan bandas de corte construidas de acuerdo con este método.

Description

METODO Y APARATO PARA EL REFUERZO DE LA BANDA DE CORTE MULTICAPAS Campo de la Invención La presente invención se refiere al refuerzo de una banda de corte de capas múltiples que se puede utilizar en una llanta no neumática y a un método para diseñar tal banda de corte. Más particularmente, la presente invención se refiere a un método para mejorar las características de desempeño (tales como por ejemplo, incrementar la rigidez a la flexión) de una banda de corte sin incrementar su espesor o para reducir el espesor de una banda de corte mientras que se mantienen sus características de desempeño y a bandas de corte construidas de acuerdo con tal método.

Antecedentes de la Invención Los detalles y beneficios de las construcciones de llantas no neumáticas se describen por ejemplo, en las Patentes Norteamericanas Nos. 6,769,465; 6,994,134; 7,013,939; y 7,201,194. Ciertas construcciones de llantas no neumáticas proponen incorporar una banda de corte, las modalidades de la cual también se han descrito en por ejemplo, la U.S. 7,201,194, que se incorpora aquí por referencia. Tales llantas no neumáticas proporcionan ventajas en el desempeño de la llanta sin depender de una presión de inflado con gas para el soporte de las cargas aplicadas a la Ref.: 229020 llanta.

Un ejemplo de una llanta 100 que tiene una banda 110 de corte en forma de anillo se muestra en la FIGURA 1. Llanta 100 también incluye una pluralidad de elementos de transmisión de tensión, ilustrados como rayos 150 de alma, que se extienden transversalmente a través de y hacia dentro desde la banda 110 de corte. Una banda 160 de montaje se dispone en el extremo radialmente interior de los rayos de alma. La banda 160 de montaje ancla la llanta 100 a un centro 10. Una porción 105 de banda de rodamiento se forma en la periferia exterior de la banda 110 de corte y puede incluir por ejemplo, surcos o costillas sobre la misma.

Refiriéndose a la FIGURA 2, que muestra la llanta 100 en una vista en sección en el plano meridiano (pero sin la porción 105 de banda de rodamiento) , la banda 110 de corte reforzada comprende una capa 120 de corte, una capa 130 de refuerzo más interna adherida al extremo radialmente más interno de la capa 120 de corte, y una capa 140 de refuerzo más externa adherida al extremo radialmente más externo de la capa 120 de corte. Las capas 130 y 140 de refuerzo tienen una rigidez a la tracción que es mayor que la rigidez al corte de la capa 120 de corte de modo que la banda 110 de corte experimenta deformación por esfuerzo cortante bajo una carga vertical .

Más específicamente, como se establece en la Patente Norteamericana No. 7,201,194, cuando la proporción del módulo elástico de la capa de refuerzo al módulo a esfuerzo cortante de la capa de corte (E' membrana/G) , como se expresa en la Patente Norteamericana No. 7,201,194, es relativamente baja, la deformación de la banda lio de corte bajo una carga se aproxima a aquella de una banda homogénea y produce una presión de contacto con el suelo no uniforme. Alternativamente, cuando esta proporción es suficientemente alta, la deformación de la banda 110 de corte bajo una carga es esencialmente mediante la deformación por esfuerzo cortante de la capa de corte con poca extensión o compresión longitudinal de las capas 130 y 140 de refuerzo. Como se indica en la FIGURA 1, una carga L colocada sobre el eje X de rotación de la llanta se transmite mediante tensión en rayos 150 de alma hacia la banda 110 anular. La banda 110 de corte anular actúa en una manera similar a un arco y proporciona rigidez a la compresión circunferencial y una rigidez a la flexión longitudinal en el plano ecuatorial de la llanta suficientemente alta para actuar como un miembro de soporte de la carga. Bajo carga, la banda 110 de corte se deforma en el área C de contacto con la superficie del suelo a través de un mecanismo que incluye la deformación por esfuerzo cortante de la banda 110 de corte. La habilidad para deformarse con esfuerzo cortante proporciona un área C de contacto con el suelo adaptante que actúa de modo similar a aquella de una llanta neumática, con resultados ventajosos similares.

La capa 120 de corte se puede construir por ejemplo, de una capa de material que tiene un módulo a esfuerzo cortante de aproximadamente 3 MPa hasta aproximadamente 20 Pa. Los materiales que se cree son adecuados para el uso en la capa 120 de corte incluyen poliuretanos , cauchos naturales y sintéticos, poliuretanos y cauchos espumados, copoliésteres segmentados, y copolímeros en bloque de nailon. Las primeras 130 y las segundas 140 capas de refuerzo comprenden refuerzos de cordón esencialmente inextensible incrustados en un recubrimiento elastomérico . Para una llanta construida de materiales elastoméricos , las capas 130 y 140 de refuerzo se adhieren a la capa 120 de corte mediante los materiales elastoméricos curados .

Como se indica anteriormente, una banda de corte tal como la banda 110 proporciona una rigidez a la flexión longitudinal durante la operación de la llanta 100. Para ciertas aplicaciones, es deseable mantener el espesor global -a lo largo de la dirección R radial- de la banda 110 de corte mientras que simultáneamente se mantiene su rigidez a la flexión. Por ejemplo, un diseñador puede buscar mantener el diámetro global de la llanta 100 no neumática y el espesor de la viga de corte mientras que se incrementa la rigidez a la flexión de la banda 110 de corte para cambiar las características de desempeño de la llanta 100. Inversamente, para ciertas aplicaciones distintas, es deseable disminuir el espesor de la banda 110 de corte mientras que se mantiene la rigidez a la flexión de la llanta 100 y reducir de esta manera la masa.

Consecuentemente, un método para el diseño de tales bandas de corte y las bandas de corte construidas a partir de tal método, serían particularmente útiles. Más particularmente, un método que permita al diseñador de una llanta no neumática mejorar ciertas propiedades mecánicas de una banda de corte de referencia tales como por ejemplo, la rigidez a la flexión mientras que se mantienen las dimensiones globales de la llanta no neumática, serían particularmente útiles. Un método que también permita a un diseñador disminuir el espesor radial de una banda de corte mientras que se mantienen o se mejoran ciertas propiedades mecánicas también sería útil. Estos y otros aspectos ventajosos de la presente invención serán aparentes a partir de la descripción que sigue.

Breve Descripción de la Invención Los objetos y ventajas de la invención se establecerán en parte en la siguiente descripción, o pueden ser obvios a partir de la descripción, o se pueden aprender a través de la práctica de la invención.

En un aspecto ejemplar de la presente invención, se proporciona un método para modificar una banda de corte que tiene un espesor de HREF y un número total de capas de refuerzo de NREF. El método incluye determinar la rigidez vertical y (Gefectivo*A) REF utilizando un espesor de HREF para la banda de corte y un total de REF capas de refuerzo para la banda corte; seleccionar un valor objetivo H0BJETIVO para el espesor de la banda de corte; incrementar por 1 el número total de capas de refuerzo en la banda de corte; calcular (Gefectivo*A) CALC utilizando un espesor de HOBJETIVO para la banda de corte y utilizando el número de capas de refuerzo para la banda de corte provisto por la etapa de incremento'; comparar (Gefectivo*A) CALC de la etapa de cálculo con (Gefectivo* ) REF de la etapa de determinación y, si (Gefectivo*A) CALC es menor que (Gefectivo*A) REF, entonces repetir la etapa de incremento y la etapa de cálculo hasta que (Gefectivo*A) CALC sea mayor que o aproximadamente igual a (Gefectivo*A) REF y el número total de capas de refuerzo se vuelva NTOTAL; y computar la rigidez vertical utilizando un espesor de HOBJETIVO para la banda de corte y el número de capas de refuerzo NTOTAL para la banda de corte provisto por la etapa de comparación. Si la rigidez vertical de la etapa de cómputo es menor que la rigidez vertical de la etapa de determinación, entonces el método incluye mover al menos una de las capas de refuerzo entre una capa de refuerzo más externa y una capa de refuerzo más interna a una nueva posición en la banda de corte que está más cercana a ya sea la capa de refuerzo más externa o la capa de refuerzo más interna, y repetir las etapas de cómputo y de referencia hasta que la rigidez vertical de la etapa de cómputo sea mayor que o aproximadamente igual a la rigidez vertical de la etapa de determinación.

En otra modalidad ejemplar de la presente invención, se proporciona un método para modificar una banda de corte que tiene una capa de refuerzo radialmente más interna y una capa de refuerzo radialmente más externa. El método incluye las etapas de incrementar o mantener la rigidez vertical de una llanta no neumática que incorpora la banda de corte mediante la adición de al menos una capa de refuerzo adicional que se posiciona entre, pero separada de, la capa de refuerzo radialmente más externa y la capa de refuerzo radialmente más interna; y disminuir el valor de µ?/? para la banda de corte.

Las variaciones para este método ejemplar de la presente invención se describen adicionalmente en la descripción detallada que sigue. La presente invención también incluye una banda de corte construida de acuerdo con este método ejemplar y una llanta no neumática que incorpora tal banda de corte.

Por ejemplo, en una modalidad ejemplar, la presente invención incluye una banda de corte que tiene una capa de corte, una capa de refuerzo interior posicionada a lo largo de un lado de la capa de corte, y una capa de refuerzo exterior posicionada a lo largo del otro lado de la capa de corte tal que la capa de corte se posiciona entre las capas de refuerzo interior y exterior. Al menos dos o más capas de refuerzo adicional se posicionan entre y separadas entre sí y separadas de las capas de refuerzo interior y exterior tal que la banda de corte tiene un total de N capas de refuerzo y N = 4.

Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción y las reivindicaciones anexas. Los figuras acompañantes, que se incorpora en y que constituyen una parte de esta especificación, ilustran las modalidades de la invención y, conjuntamente con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención.

Breve Descripción de las Figuras En la especificación se establece una descripción completa y habilitante de la presente invención, que incluye el mejor modo de la misma, dirigida a uno de habilidad ordinaria en el arte, que hace referencia a las figuras anexas, en las cuales: La FIGURA. 1 es una vista esquemática en el plano ecuatorial de una llanta no neumática bajo carga.

La FIGURA 2 es una vista esquemática en el plano meridiano de una banda de corte cargada según se utiliza en la llanta no neumática de la FIGURA 1. La porción de banda de rodamiento de la llanta no neumática no se muestra en la FIGURA 2.

La FIGURA 3 es una vista esquemática en el plano meridiano de una modalidad ejemplar de una banda de corte de la presente invención. La banda de corte tiene cinco capas de refuerzo, es decir, se agregan tres capas de refuerzo entre las capas de refuerzo más interna y más externa.

Descripción Detallada de la Invención La presente invención se refiere al refuerzo de una banda de corte de capas múltiples que se puede utilizar en una llanta no neumática y a un método para diseñar tal banda de corte. Más particularmente, la presente invención se refiere a un método para mejorar las características de desempeño (tales como por ejemplo, incrementar la rigidez a la flexión) de una banda de corte sin incrementar su espesor o para reducir el espesor de una banda de corte mientras que se mantienen sus características de desempeño y a bandas de corte construidas de acuerdo con tal método. Para propósitos de describir la invención, ahora se hará referencia en detalle a las modalidades y métodos de la invención, uno o más ejemplos de los cuales se ilustran en los figuras. Cada ejemplo se proporciona a manera de explicación de la invención, más no de limitación de la invención. De hecho, será aparente para aquellos expertos en el arte que se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones en la presente invención sin desviarse del alcance o espíritu de la invención. Por ejemplo, las características ilustradas o descritas como parte de una modalidad, se pueden utilizar con otra modalidad para producir una modalidad adicional. De esta manera, se pretende que la presente invención cubra tales modificaciones y variaciones que entran en el alcance de las reivindicaciones anexas y sus equivalentes .

Los siguientes términos se definen como sigue para esta descripción: El "plano ecuatorial" significa un plano que pasa perpendicular al eje de rotación de la llanta y corta por la mitad la estructura de la llanta.

El "plano meridiano" significa un plano que pasa a través de e incluye el eje de rotación de la llanta.

La "rigidez vertical" es una relación matemática entre la deflexión y la carga para una llanta. Como se describe en la Patente Norteamericana No. 7,201,194, cuando una llanta no neumática que contiene una banda de corte se coloca bajo una carga L, ésta se dobla una cierta cantidad f y la porción en contacto con el suelo se conforma a la superficie del suelo para formar un área C de contacto con el suelo. Debido a que la banda de corte proporciona una llanta resiliente, la deflexión f vertical es proporcional a la carga L, a partir de la cual se puede derivar la rigidez vertical de la llanta resiliente. Existen numerosas maneras en que uno de habilidad ordinaria en el arte puede proporcionar o definir una relación matemática entre la deflexión y la carga para una llanta. Dos tales ejemplos, rigidez vertical secante y rigidez vertical tangente, se definen debajo.

La "rigidez vertical secante" es un ejemplo de una relación matemática que define la rigidez vertical como el cociente de L/f o la carga L colocada sobre la llanta no neumática dividida por la deflexión f de la llanta según se discute anteriormente para la rigidez vertical. Para una llanta dada, se puede crear una gráfica midiendo la deflexión para múltiples cargas L.

La "rigidez vertical tangente" es otro ejemplo de una relación matemática que define la rigidez vertical como la pendiente de una línea tangente a una curva creada graficando la carga L como una función de la deflexión f para una llanta no neumática dada que contiene una banda de corte en una deflexión o carga objetivo.

La "presión de contacto" significa la presión de contacto promedio para el área C de contacto creada por una llanta no neumática cargada contra el suelo u otra superficie de soporte y se puede calcular como el cociente de la carga L dividida por el área C de contacto. "µ?/?" es una medición del desplazamiento radial pico a pico de una banda de corte bajo carga según se incorpora en una llanta no neumática. Como se describe en la Patente Norteamericana No. 7,013,939, que se incorpora aquí por referencia, µ?/? es una medición del pandeo o desplazamiento radial que puede exhibir una banda (que puede dar como resultado una rodadura dispareja de la llanta que contiene tal banda de corte) cuando las fuerzas de compresión exceden la habilidad de la banda para contraerse. Como se utilizará aquí, el desplazamiento radial pico a pico, µ?/ , se puede calcular como sigue para una banda de corte que comprende múltiples capas de refuerzo conectadas por rayos a un centro tal como se muestra en las FIGURAS 1 y 2 : donde µ?/? es el desplazamiento radial pico a pico (mm) ; v es la proporción de Poisson de la banda de corte; Emembrana es el módulo de elasticidad de una capa de refuerzo (N/mm2) ; Im es el momento de inercia del área de las capas de refuerzo (mm4) ,· T es la tensión de los rayos (N) ; r0 es el radio nominal de la banda de corte (mm) ; y n es el número de rayos.

Emembrana es el módulo de elasticidad circunferencial homogenizado de una capa de refuerzo expresado en unidades de N/mm2. Emembrana para la capa de refuerzo se puede determinar experimentalmente por el Método de Prueba D 3039 de la ASTM, "Método de Prueba Estándar para Propiedades a la Tracción de Materiales Compuestos de Matriz Polimérica" . Para el ejemplo específico de una capa de refuerzo que tiene refuerzos de cables o cordones a cero grados (es decir perpendiculares al plano ecuatorial) En,embrana se puede calcular a partir de la siguiente ecuación: ^"membrana ^" a riz * ^fm ^cable * ^fc donde , t es el espesor de la capa de refuerzo (mm) Ematriz es el módulo de la matriz o el material que constituye la porción que no es cable de la capa de refuerzo (N/mm2) Vfm es la fracción de volumen de la matriz ECabie es el módulo de tracción del cable (N/mm2) Vfc es la fracción de volumen del cable Para los propósitos de describir la presente invención, considérese la llanta 100 no neumática de las FIGURAS 1 y 2 como una referencia, que tiene un espesor HREF de la banda 110 de corte de 18 mm de espesor, una capa 105 de banda de rodamiento de 3.5 mm de espesor, un espesor de llanta total de 21.5 mm, y un número total de capas de refuerzo NREF de dos. Esta llanta 100 de referencia también tiene un diámetro D0 exterior de 630 mm y tiene 50 rayos con un espesor nominal de 3.8 mm. Además, con respecto a las capas 130 y 140 de refuerzo, cada una tiene un Emembrana nominal de 2000 daN/mm2 y un espesor de 1 mm. Nótese que por el bien de la claridad en los valores cuantitativos descritos a continuación, las unidades de Newtons se han reemplazado por decaNewtons en donde IdaN es igual a 10 N.

El desempeño de la llanta 100 no neumática como una referencia se puede evaluar considerando cuatro características de desempeño; la Rigidez Vertical Tangente, la Rigidez Vertical Secante, la Presión de Contacto, y µ?/?. Utilizando el análisis de elementos finitos de un modelo de llanta 100 no neumática, los valores para estas características de desempeño se determinaron en una carga vertical de 400 daN y se establecen en la Tabla 1.

TABLA 1 Para los propósitos de describir la presente invención, asúmase que estos valores de referencia proporcionan un desempeño aceptable para la aplicación pretendida de la banda 110 de corte. Sin embargo, para esta aplicación pretendida, asúmase también que para la llanta 100 se desea un espesor de la banda de rodamiento de 6.5 mm en lugar de la porción 105 de banda de rodamiento de 3.5 mm de espesor especificada anteriormente, es decir, asúmase que se necesita un incremento de 3 mm en el espesor para la porción 105 de banda de rodamiento mientras que todas las otras características de la llanta 100 tales como por ejemplo, el centro 10 , los rayos 150, el tamaño de la llanta, y los materiales de construcción son aceptables sin cambios. Por consiguiente, para mantener el diámetro D0 exterior de la llanta 100 en 630 mm, la banda 110 de corte podría reducirse por 3 mm a un espesor objetivo HOBJETIVO de la banda de corte de 15 mm para acomodar el incremento deseado en el espesor de la porción 105 de banda de rodamiento. Nuevamente, utilizando el análisis de elementos finitos de un modelo de llanta 100, se determinaron las características de desempeño para la llanta 100 con una reducción en el espesor de 3 mm para la banda 110 de corte y se establecen en la Tabla 2.

TABLA 2 Desafortunadamente, como se demuestra por los resultados en la Tabla 2, reducir el espesor de la banda 110 de corte impacta adversamente el desempeño de la llanta 100 no neumática y no reúne las cuatro características de desempeño aceptables (es decir, objetivo) para la llanta 100 de referencia que se establecen en la Tabla 1 (es decir, las características de desempeño de la llanta 100 antes de reducir el espesor de la banda 110 de corte) . Más específicamente, reducir el espesor de la banda 110 de corte tiene el impacto adverso de disminuir la rigidez de la banda e incrementar el potencial por un desplazamiento radial pico a pico, µ?/?, durante la operación. Por consiguiente, para alcanzar los objetivos de diseño deseados establecidos en la Tabla 1, se deben realizar ciertas modificaciones para la banda 110 de corte si se debe reducir su espesor. De modo semejante, también se necesitarían modificaciones si el diseñador decidiera mantener el espesor de referencia para la banda 110 de corte, HREF, incrementando su rigidez vertical.

Por consiguiente, en un aspecto ejemplar, la presente invención proporciona un método para agregar refuerzo a una banda de corte. Sin embargo, la presente invención no propone agregar refuerzo incrementando las capas 130 y 140 de refuerzo existentes o agregando refuerzo contiguo a las mismas. En lugar de eso, utilizando los métodos aquí descritos, los inventores han hecho el descubrimiento inesperado de que agregando capas de refuerzo a la capa 120 de corte en ubicaciones radiales que están entre, pero separadas de, las capas 130 y 140 de refuerzo existentes, no sólo se pueden lograr las características de rigidez vertical deseadas sino que también se puede lograr una mejora inesperada (es decir, reducción) en el desplazamiento radial de la banda de corte, según se mide por µ?/?.

Además, se proporciona flexibilidad en lo referente a que las capas de refuerzo agregadas se pueden espaciar uniformemente entre las capas 130 y 140 de refuerzo existentes o, si se desea, tales capas adicionales se pueden espaciar en una manera que no sea uniforme. También se proporciona flexibilidad en lo referente a que la presente invención se puede utilizar para reducir el HREF (el espesor de la banda 110 de corte de referencia) mientras que se mantienen o mejoran ciertas características de desempeño tales como por ejemplo, su rigidez a la flexión. Alternativamente, la presente invención se puede utilizar para mejorar sus características de desempeño (por ejemplo, incrementar la rigidez vertical) sin cambiar el HREF-Consecuentemente, utilizando los valores de referencia de la Tabla 1 como los valores objetivo, se presenta ahora una aplicación ejemplar del método de la presente invención para reducir el espesor de la banda 110 de corte de referencia por 3 mm .

Los inventores han determinado que las cuatro características de desempeño establecidas en la Tabla 1 para la banda 110 de corte de referencia están controladas por tres productos establecidos en las ecuaciones (3) , (4) , y (5) debajo, que se pueden considerar como tres propiedades de sección estructural de la banda 110 de corte. Antes de dirigirse a estas ecuaciones, se debe notar que las siguientes ecuaciones (3) a (8) se basen en la suposición que las capas de refuerzo son uniformes entre sí. Sin embargo, como se comprenderá por uno de habilidad en el arte utilizando las enseñanzas aquí descritas, el método aquí descrito también se puede aplicar a una banda de corte que tiene capas de refuerzo que no son uniformes. Por ejemplo, también se pueden aplicar capas de refuerzo de diferentes espesores utilizando la presente invención. Consecuentemente, para las capas de refuerzo uniformes, los tres productos -es decir, las tres propiedades de sección estructural- se pueden expresar como sigue: (3) Gefectivo * A (4)' Emembhrana ( '5)' Emembrana * Am donde Gefec ivo es el módulo a esfuerzo cortante efectivo de la banda 110 de corte que incluye las capas 130, 140 de refuerzo; A es el área transversal total de la banda 110 de corte (sin incluir la capa de banda de rodamiento) ; Emembrana es el módulo circunferencial de las capas 130 y 140 de refuerzo; im es la contribución al momento de inercia del área de las capas de refuerzo; y Am es el área transversal total de las capas de refuerzo.

Gefectivo el módulo a esfuerzo cortante efectivo de banda 110 de corte, se calcula como sigue: (6) G.efectivo GslNt + Gm{H — Nt) donde Gm es el módulo a esfuerzo cortante de las capas de refuerzo; Ggi es el módulo a esfuerzo cortante del elastómero utilizado para la capa de corte; H es el espesor total de la banda de corte incluyendo las capas de refuerzo; N es el número total de capas de refuerzo; y t es el espesor de las capas de refuerzo; El momento de inercia del área, Im, se calcula por una de las siguientes dos ecuaciones dependiendo de si se utiliza un número par o impar de capas de refuerzo en la banda 110 de corte. Para un número par de capas de refuerzo, el momento Im de inercia del área se expresará como INpar, y la siguiente ecuación proporciona el cálculo de INpar: donde es la anchura de una capa de refuerzo; t es el espesor de una capa de refuerzo a lo largo de la dirección R radial; hN es la distancia, a lo largo de la dirección R radial, desde el centro de una capa de refuerzo hasta el centro de la siguiente capa de refuerzo; l0 es el momento de inercia del área de una capa de refuerzo individual sobre su propia línea central axial ; . (H - t) - {N - 2)hN hBpar se calcula como hBpar = —^ —- ; ¾ = ¾*x ~ m) + Kín' h - H ~ t N - 1 ' m 3fc = — · y; k es un parámetro de desviación del espaciamiento, donde se utiliza un valor de 1 para un espaciamiento relativamente igual entre las capas de refuerzo mientras que un valor de 0 entrega un espaciamiento mínimo de las capas de refuerzo exteriores .

Para un número impar de capas de refuerzo como se muestra en la FIGURA 3, el momento lm de inercia del área se expresará como i impar/ y la siguiente ecuación proporciona el Cálculo de lNimpar = (8) donde h = (H - t) - (N - 3)hN Bimpar ' -T r0 = (1/12) * w * t3 Calculadas como se muestra anteriormente, las tres propiedades de sección estructural Gefectivo*A, Emembrana * Im / y Emembrana*Ani se pueden utilizar para reconstruir la banda 110 de corte según se necesite mientras que aún se reúnen (o se mejoran) las características de desempeño objetivo de la llanta 100 de referencia establecidas en la Tabla 1. Para el ejemplo introducido anteriormente, es deseable reducir el espesor H global de la banda 110 de corte de referencia por 3 mm manteniendo o mejorando todavía las características de desempeño de la Tabla 1. Sin embargo, también se pueden realizar otros cambios a la banda 110 de corte utilizando también los métodos de la presente invención. Por ejemplo, el valor original del espesor (HREF) de la banda 110 de corte se podría tener como objetivo para la reducción por tanto como 50 por ciento. De hecho, se puede tener como objetivo (HOBJETIVO) cualquier valor para la banda 110 de corte de espesor deseado, siempre y cuando tal valor sea al menos cuatro veces el espesor de una capa (t) de refuerzo. Alternativamente, los métodos de la presente invención también permiten que el valor original del espesor HREF de la banda de corte permanezca constante mientras que se incrementan los valores para la Rigidez Vertical Secante y la Rigidez Vertical Tangente o se disminuye Up/p-Independientemente, como parte de un método ejemplar de la presente invención, se especifica un valor para HOBJETIvo para la nueva construcción de la banda 110 de corte, donde el HOBJETIVO puede ser el mismo o menor que el HREF- Utilizando el valor objetivo seleccionado para el espesor H0BJETIVO/ la propiedad de sección estructural Gefect vo* se calcula entonces para una banda de corte que tiene al menos una capa de refuerzo adicional en comparación a la banda 110 de corte de referencia. Por ejemplo, la banda 110 de corte de referencia se muestra como teniendo dos capas 130 y 140 de refuerzo, o un valor REF igual a 2. Consecuentemente, se calcula una nueva Gefectivo*A, (G-fectivo*A) CALCÍ para la banda de corte que ahora tiene tres capas de refuerzo y un espesor de HQBJETIVC pero que por lo demás se construye en una manera similar a la banda 110 de corte (Se debe notar que, como se utiliza aquí, N puede ser cualquier número entero positivo mayor que 1. Por ejemplo, la banda de corte de referencia para la cual se desea la modificación podría ya tener tres capas de refuerzo, un valor NREF igual a 3) .

La nueva (Gefectivo*A) CALC según se determina utilizando tres capas de refuerzo (N=3) se compara entonces a la (Gefectivo*A) REF para la banda 110 de corte de referencia. Si la (Gefectivo*A) CALC recién calculada es menor que el valor de referencia de (Gefectivo*A) REF para la banda 11 0 de corte de referencia, entonces el número de capas de refuerzo se incrementa nuevamente por uno (N=4 ) y el valor para (Gefectivo*A) CALC se recalcula nuevamente. Este proceso se repite hasta que el nuevo valor para (Gefectivo*A) CALC sea mayor que o aproximadamente igual al valor original de (Gefectivo*A) REF para la banda 11 0 de corte de referencia con sólo dos capas 13 0 y 14 0 de refuerzo, o REF=2. Como se utiliza aquí, NTOTAL representa el número total de capas de refuerzo cuando l ^efectivo *A) CALC se vuelve mayor que o aproximadamente igual al valor original de (Gefectivo*A) REF El proceso de incrementar el número de capas de refuerzo N hasta que el nuevo valor (Gefectivo*A) CALC sea mayor que el valor de referencia para (Gefectivo*A) EF se puede repetir hasta que se alcance el siguiente limite: ( 9 ) ivo " Nt)/(N - l) < t/2 Este límite asegura que habrá una distancia de al menos la mitad del espesor de una sola capa de refuerzo entre las capas de refuerzo adyacentes (asumiendo un espaciamiento igual) . Para las capas de refuerzo igualmente espaciadas, se debe notar que una adición que crea un número impar de capas de refuerzo proporcionalmente incrementará Gefectivo*A y Emembrana*Am pero tendrá un impacto mucho más limitado sobre Emembrana*Im debido a que al menos una capa de refuerzo se posicionará sobre la mitad de o sobre la "fibra neutral" de la capa de corte. Si se alcanza el límite de la ecuación (9) antes de que el valor de (Gefectivo*A) CALC se vuelva mayor que el valor de referencia (Gefectivo*A) REF, entonces se debe incrementar el valor para el espesor H0BJETIVO y se debe repetir el proceso -es decir, iniciando nuevamente con un total de REF+1 capas de refuerzo- hasta que la nueva (Gefectivo*A) CALC esté en o por arriba del valor de referencia de (Gefectivo*A) REF · Tras agregar una capa de refuerzo adicional que proporciona una (Gefectivo*A) CALC cercana a o por arriba del valor de referencia de (Gefectivo*A) REF, también se pueden calcular los valores para Emembrana*Am y Emembrana*Im en el nuevo número de capas de refuerzo. El nuevo valor para Emembrana*An, siempre excederá los valores de referencia de Emembrana*An, debido a que esta propiedad de sección estructural es afectada directamente por el número de capas de refuerzo y porque al menos una capa de refuerzo se ha agregado a la banda 110 de corte original en este punto en el proceso. Sin embargo, el valor computado para Emembrana*Im puede no reunir o exceder el valor de referencia para Emembrana*Im.

Utilizando H0BJETIVO y NTOTAL (el número de capas de refuerzo en el cual (Gefectivo*A) CALC excedió la referencia (Gefectivo*A) REF) , los valores de las cuatro características de desempeño -es decir, la Rigidez Vertical Tangente, la Rigidez Vertical Secante, la Presión de Contacto, y up/p- se determinan utilizando por ejemplo, el análisis de elementos finitos y un modelo de la llanta con la banda corte que ahora tiene NTOTAL capas de refuerzo. Los nuevos valores para la Rigidez Vertical tangente, la Rigidez Vertical Secante, la Presión de Contacto y µ?/? se comparan entonces a los valores de referencia originales (por ejemplo, los valores en la Tabla 1} . Si los nuevos valores reúnen o exceden los valores de referencia originales, entonces el proceso se puede detener ya que se ha alcanzado la meta de diseño.

Sin embargo, si los nuevos valores para la Rigidez Vertical Tangente o la Rigidez Vertical Secante son menores que los valores de referencia para la Rigidez Vertical Tangente y Secante, entonces se debe incrementar Emembrana*Im-Alternativamente, aun si los nuevos valores para la Rigidez Vertical Tangente, la Rigidez Vertical Secante y la Presión de Contacto son aceptables, el nuevo valor para µ?/? puede ser inaceptable o puede ser deseable una reducción adicional y, por consiguiente, se debe incrementar Emembrana*lm- Para incrementar Emembrana el valor para el parámetro k de desviación del espaciamiento establecido con las ecuaciones (7) y (8) anteriores, se debe disminuir incrementalmente . A medida que se disminuye el parámetro k de desviación, las capas de refuerzo agregadas a la banda de corte que no están localizadas sobre la fibra neutral, serán empujadas hacia las capas 130 y 140 de refuerzo más externa y más interna y esto causará que Emembrana* Im incremente sin impactar el valor del espesor HOBJETIVO/ ( Gefectivo *A) CALC/ O ( Emenibrana*Ani) CALC · Consecuentemente, para cada nuevo valor del parámetro k seleccionado, se construye otro modelo de la llanta con la construcción de la banda de corte utilizando el nuevo valor para el parámetro k y por ejemplo, se utiliza el análisis de elementos finitos para computar las cuatro características de desempeño, es decir, La Rigidez Vertical Tangente, la Rigidez Vertical Secante, la Presión de Contacto, y µ?/?. Estos nuevos valores se comparan nuevamente a los valores de referencia. Si la Rigidez Vertical (Tangente, Secante, o ambas) es menor que los valores de la Rigidez Vertical para la banda de corte de referencia, entonces se continua el proceso de disminuir el parámetro k hasta que los nuevos valores excedan o sean aproximadamente iguales a los valores de referencia para la Rigidez Vertical. Aun si los nuevos valores de Rigidez Vertical son aceptables, el proceso de disminuir el parámetro k también se puede repetir si el valor para µ?/? es inaceptable, es decir, si es muy grande o mayor que el valor de µ?/? para la banda 110 de corte de referencia.

Si el parámetro k alcanza cero antes de que los nuevos valores de Rigidez Vertical Tangente, Rigidez Vertical Secante, y µ?/? alcancen los valores objetivo o aceptables, entonces se debe incrementar el valor de HOBJETIVO y el proceso se debe repetir nuevamente iniciando con una capa de refuerzo más que la banda 110 de corte de referencia es decir, NREF+1. Más específicamente, para la banda lio de corte que tiene NREF=2, se incrementa el valor de HOBJETIVO Y se calcula un nuevo valor para (Gefectivo*A) CALC reiniciando con un valor de N=3 capas de refuerzo. Esta (Gefectivo*A) CALC se compara entonces a la (Gefectivo*A) REF/ Y si (Gefectivo*A) CALC es no mayor que o aproximadamente igual a (Gefectivo*A) REF, el proceso se repite entonces incrementando nuevamente el número de capas de refuerzo N como se describe anteriormente.

El método descrito anteriormente se aplicó a la banda 110 de corte de referencia que tiene sólo dos capas 130 y 140 de refuerzo. Los resultados se establecen en la Tabla 3: TABLA 3 Nota: Las Unidades están en mm y daN La primera fila de datos indica la banda 110 de corte de referencia que tiene un espesor HREF de la capa de corte de 18 mm, una anchura W de 230 mm, y dos (N=2) capas de refuerzo. Las tres filas que siguen se realizan con el espesor objetivo de HOBJETIVO de 15 mm con la meta de reducir el espesor de la banda 110 de corte mientras se mantienen o se mejoran ciertas características de desempeño tales como la rigidez vertical y µ?/?. Aunque quizá no es posible empatar las características de desempeño de manera exacta, como se muestra en la Tabla 3, se obtiene una (Gefectivo*A) CALC que excedió el valor (Gefectivo*A) REF para la banda 110 de corte de referencia cuando se utilizan cuatro capas de refuerzo (N=4) . Se nota nuevamente que el método anteriormente descrito asume que la construcción de la llanta 100 por lo demás permanece igual, es decir, se utilizan los mismos materiales (por ejemplo, elastómeros) para la capa 120 de corte, se utiliza el mismo número de rayos 150 de alma, se utiliza el mismo centro, etcétera.

Utilizando el valor de cuatro capas de refuerzo (NTOTAL=4) , se modeló nuevamente la llanta 100 y, utilizando el análisis de elementos finitos, se recalcularon las cuatro características de desempeño utilizadas en la Tabla 1 (Rigidez Vertical Tangente, Rigidez Vertical Secante, Presión de Contacto, y µ?/?) . Los resultados se establecen en la Tabla 4.

TABLA 4 Una comparación de la Tabla 4 y la Tabla 1 muestra que el espesor de la banda 110 de corte se puede reducir por 3 mm mientras que se mantienen sus características de rigidez vertical. Sin embargo, la Tabla 4 también proporciona un resultado inesperado en lo referente a que µ?/? en verdad ha disminuido reduciendo el espesor H de la banda 110 de corte y duplicando el número de capas de refuerzo. Más específicamente, la modificación que se tiene como objetivo de la banda 110 de corte no sólo permitirá un incremento en la porción 105 de banda de rodamiento por 3 mm sino que también dará como resultado menos desplazamiento radial de la banda 110 de corte y, por consiguiente, una operación más suave de la llanta 100.

Se debe entender que la capa 120 de corte se puede construir a partir de cualquier material que proporcione las propiedades mecánicas deseadas aquí descritas. Mientras que se pueden utilizar materiales elastoméricos , la presente invención no se limita a éstos. Por ejemplo, los materiales que se pueden utilizar para la capa 120 de corte incluyen aquellos materiales previamente descritos (poliuretanos, cauchos naturales y sintéticos, poliuretanos y cauchos espumados, copoliésteres segmentados, y copolímeros en bloque de nailon) así como materiales no elastoméricos tales como, por ejemplo, meta-materiales o compuestos reforzados con fibras. Consecuentemente, la banda 110 de corte de la presente invención no está necesariamente limitada a una identidad de material particular.

Mientras que la materia presente se ha descrito en detalle con respecto a las modalidades ejemplares específicas y los métodos de las mismas, se apreciará que aquellos expertos en el arte, tras lograr una comprensión de lo anterior fácilmente pueden producir alteraciones a, variaciones de, y equivalentes para tales modalidades. Consecuentemente, el alcance de la presente descripción está dado a manera de ejemplo en vez de a manera de limitación, y la descripción no excluye la inclusión de tales modificaciones, variaciones y/o adiciones a la materia presente como sería fácilmente aparente para uno de habilidad ordinaria en el arte utilizando las enseñanzas aquí descritas .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la practica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (16)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un método para modificar una banda de corte que tiene un espesor de HREF y un número total de capas de refuerzo de NREF, el método caracterizado porque comprende las etapas de: determinar la rigidez vertical y (Gefectivo*A) REF utilizando un espesor de HREF y un total de REF capas de refuerzo para la banda de corte; seleccionar un valor objetivo H0BJETIVO como el espesor de la banda de corte; incrementar por 1 el número total de capas de refuerzo en la banda de corte; calcular (Gefectivo*A) CALC utilizando un espesor de H0BJETIVO para la banda de corte y utilizando el número de capas de refuerzo provisto por la etapa de incremento para la banda de corte; comparar (Gefectivo*A) CALC de la etapa de cálculo con (Gefectivo*A) REF de la etapa de determinación y, si (Gefectivo *A) CALC es menor que ( Gefectivo*A) REF, entonces repetir la etapa de incremento y la etapa de cálculo hasta que (Gefectivo*A) CALC sea mayor que o aproximadamente igual a (Gefectivo*A) REF y el número total de capas de refuerzo se vuelva NT0TAL; computar la rigidez vertical utilizando un espesor de HOBJETIVO para la banda de corte y el número de capas de refuerzo NTOTAL para la banda de corte provisto por la etapa de comparación; y referirse a la rigidez vertical de la etapa de cómputo y a la rigidez vertical de la etapa de determinación y, si la rigidez vertical de la etapa de computo es menor que la rigidez vertical de la etapa de determinación, entonces mover al menos una de las capas de refuerzo entre una capa de refuerzo más externa y una capa de refuerzo más interna a una nueva posición en la banda de corte que está más cercana a ya sea la capa de refuerzo más externa o la capa de refuerzo más interna, y repetir las etapas de cómputo y de referencia hasta que la rigidez vertical de la etapa de cómputo sea mayor que o aproximadamente igual a la rigidez vertical de la etapa de determinación .

2. Un método para modificar una banda de corte que tiene un espesor de HREF y un número total de capas de refuerzo de NREF de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de incrementar el espesor objetivo HOBJETIVO de la banda de corte si la distancia entre cualquier capa de refuerzo adyacente en la banda de corte se vuelve menor que la mitad del espesor de una sola capa de refuerzo.

3. Un método para modificar una banda de corte que tiene un espesor de HREF y un número total de capas de refuerzo de REF de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque adicionalmente comprende repetir las etapas de incremento, cálculo, comparación, cómputo y referencia comenzando con un total de NREF capas de refuerzo en la banda de corte .

4. Un método para modificar una banda de corte que tiene un espesor de HREF y un número total de capas de refuerzo de REF de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de incrementar el espesor objetivo HOBJETIVO de la banda de corte si la etapa de comparación no proporciona una (Gefectivo*A) CALC que sea mayor que o aproximadamente igual a (Gefectivo*A) REF-

5. Un método para modificar una banda de corte que tiene un espesor de HREF Y un número total de capas de refuerzo de NREF de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque adicionalmente comprende repetir las etapas de incremento, cálculo, comparación, cómputo y referencia comenzando con un total de REF capas de refuerzo en la banda de corte .

6. Un método para modificar una banda de corte que tiene un espesor de HREF y un número total de capas de refuerzo de REF de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de incrementar el espesor objetivo de la banda de corte, H0BJETIVO ·

7. Un método para modificar una banda de corte que tiene un espesor de HREF y un número total de capas de refuerzo de REF de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende las etapas de: calcular el valor de µ?/? REF utilizando un espesor de HREF para la banda de corte y un total de REF capas de refuerzo para la banda de corte; calcular el valor de µ?/? OBJETIVO utilizando un espesor de HOBJETIVO para la banda de corte y utilizando el número de capas de refuerzo NTOTAL para la banda de corte provisto por la etapa de comparación; y comparar el valor de µ?/? OBJETIVO a µ?/? EF y, si µ?/? OBJETIVO es no menor que o aproximadamente igual a µ?/? REF/ entonces mover al menos una de las capas de refuerzo entre una capa de refuerzo más externa y una capa de refuerzo más interna a una nueva posición en la banda de corte que está más cercana a ya sea la capa de refuerzo más externa o la capa de refuerzo más interna .

8. Un método para modificar una banda de corte que tiene un espesor de HREF y un número total de capas de refuerzo de NREF de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de manufacturar un banda corte que tiene un espesor de HOBJETIVO según se utiliza en la etapa de selección y que tiene el número de capas de refuerzo NTOTAL provisto por la etapa de comparación.

9. Un método para modificar una banda de corte que tiene un espesor de HREF y un número total de capas de refuerzo de NREF de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende incrementar el espesor t de las capas de refuerzo si la etapa de comparación no da como resultado una (Gefectivo*A) CALC que sea mayor que o aproximadamente igual a (Gefectivo*A) REF -

10. Un método para modificar una banda de corte que tiene un espesor de HREF y un número total de capas de refuerzo de REF de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque adicionalmente comprende repetir las etapas de incremento, cálculo, comparación, cómputo y referencia comenzando con un total de NREP capas de refuerzo en la banda de corte.

11. Un método para modificar una banda de corte que tiene un espesor de HREF y un número total de capas de refuerzo de NREF de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de incrementar el módulo Gm a esfuerzo cortante circunferencial de las capas de refuerzo si la etapa de comparación no da como resultado una (Gefectivo*A) CALC que sea mayor que o aproximadamente igual a (Gefectivo*A) REF .

12. Un método para modificar una banda de corte que tiene un espesor de HREF y un número total de capas de refuerzo de NREF de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de incrementar el módulo Emembrana circunferencial de las capas de refuerzo si la etapa de comparación no da como resultado una rigidez vertical que sea mayor que o igual a la rigidez vertical de la etapa de determinación.

13. Un método para modificar una banda de corte que tiene un espesor de HREF y un número total de capas de refuerzo de NREF de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de incrementar el módulo Ememtiraria circunferencial de las capas de refuerzo si la etapa de comparación no da como resultado un valor de µ?/? que sea mayor que el valor de µ?/? utilizando un espesor de HREF para la banda de corte y utilizando el número de capas de refuerzo REF para la banda de corte.

14. Una banda de corte, caracterizada en que comprende: una capa de corte; una capa de refuerzo interior posicionada a lo largo de un lado de la capa de corte; una capa de refuerzo exterior posicionada a lo largo del otro lado de la capa de corte tal que la capa de corte se posiciona entre las capas de refuerzo interior y exterior; y al menos dos o más capas de refuerzo adicionales posicionadas entre y separadas entre sí y separadas de las capas de refuerzo interior y exterior tal que la banda de corte tiene un total de N capas de refuerzo y N = 4.

15. Una banda de corte de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada en que las al menos dos o más capas de refuerzo adicionales se posicionan entre las capas de refuerzo interior y exterior en ubicaciones que disminuyen el valor del desplazamiento radial pico a pico de la banda de corte .

16. Una banda de corte de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada en que las al menos dos capas de refuerzo adicionales está espaciadas uniformemente entre las capas de refuerzo interior y exterior.