LLANTA NO NEUMÁTICA
CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con una llanta no neumática, soportada estructuralmente o combinación de llanta/rin. Más particularmente, la invención se relaciona con una llanta no neumática que soporta una carga con sus componentes estructurales y tiene capacidades de desempeño similares a una llanta neumática para servir como un reemplazo para llantas neumáticas. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La llanta neumática tiene capacidades para llevar carga, absorción de impacto en carretera, y transmisión de fuerza (aceleración, frenado, y dirección) que la hace la elección preferida para uso en muchos vehículos, más notablemente, bicicletas, motocicletas, automóviles, y camiones. Estas capacidades también han sido altamente ventajosas en el desarrollo de automóviles y otros vehículos con motor. Las capacidades de la llanta neumática en absorción de impacto también son útiles en otras aplicaciones, por ejemplo, en carros que transportan equipo médico o electrónico sensible . Alternativas no neumáticas convencionales, por ejemplo, llantas sólidas, llantas con resorte, y llantas de amortiguamiento carecen de las ventajas de desempeño de Refl68196 llantas neumáticas. En particular, las llantas sólidas y de amortiguamiento se basan en la compresión de la porción en contacto con el suelo para soporte de carga. Estos tipos de llantas pueden ser pesadas y rígidas y carecen de la capacidad de absorción de impacto de las llantas neumáticas. Cuando se hacen más elásticas, las llantas no neumáticas convencionales carecen del soporte para carga o aguante de las llantas neumáticas. En consecuencia, excepto en situaciones limitadas, las llantas no neumáticas conocidas no han encontrado uso amplio como sustituto de llantas neumáticas . Una llanta/rin no neumática que tiene características similares a aquellas de llantas neumáticas podría superar las varias deficiencias en el arte y podría ser un mejora aceptada. SUMARIO DE LA INVENCIÓN Una llanta/rin no neumática, soportada estructuralmente de conformidad con la invención incluye una banda anular que soporta la carga sobre la llanta y una pluralidad de radios de alma que transmite en tensión las fuerzas de carga entre la banda anular y un rin o cubo de rueda. Como se usa en el presente documento la llanta o rin de llanta significa una estructura de conformidad con la invención para soportar una carga solamente a través de las propiedades estructurales y, contrario al mecanismo en llantas neumáticas, sin soporte de la presión de aire interno.
De conformidad con una modalidad útil, la invención comprende una banda anular exterior, una pluralidad de radios de alma que se extienden transversalmente a través y radialmente hacia el interior desde la banda anular reforzada, los radios con un ancho máximo y una altura radial N; medios para interconectar la pluralidad de radios de alma con un rin. Los radios de alma tienen un perfil transversal tal que cada radio de alma tiene un ancho mínimo intermedio entre la banda anular exterior y los medios para interconectar la pluralidad de radios de alma con un rin. Una pluralidad de radios de alma tiene una sección de corte transversal hacia la banda. La sección de corte tiene un perfil que comprende una altura HC y una profundidad máxima D mayor que cinco por ciento de la altura N y menor que treinta por ciento del ancho máximo W. El perfil tiene un ángulo alfa formado por una línea tangente al perfil relativo a la horizontal al menos igual a diez grados en la extensión radialmente más externa y radialmente más interna del perfil . El radio mínimo de curvatura RR del perfil es al menos igual a veinte por ciento de la altura N del radio. La banda anular puede comprender adicionalmente al menos una primer membrana adherida a una extensión hacia el radialmente interior de una capa de cizalla y al menos una segunda membrana adherida a una extensión hacia el radialmente exterior de la capa de cizalla, en donde cada una de las membranas tiene un módulo de tensión longitudinal mayor que un módulo de cizalla de la capa de cizalla. El perfil específico es una función de los parámetros de diseño de los radios. Los elementos geométricos importantes son el ángulo de tangente entre la horizontal en la extensión radialmente exterior y extensión radialmente interior del radio, una profundidad transversal máxima del perfil, y un radio mínimo de curvatura del perfil. Un método para determinar los elementos geométricos del perfil transversal comprende los pasos de : (a) especificar un ancho y una altura N del radio de alma, un desplazamiento radial Q del perfil, y una profundidad transversal D del perfil, en donde la profundidad D es mayor que cinco por ciento de la altura N y menor que el treinta por ciento del ancho . (b) determinar un valor calculado de un ángulo de tangente alfa definido por una tangente entre el perfil y la intersección con la horizontal; (c) comparar el valor calculado del ángulo de tangente alfa con un valor mínimo predeterminado y fijar alfa igual al mayor del valor calculado o valor mínimo; (d) determinar un valor calculado de un radio mínimo de curvatura RR del perfil transversal; (e) comparar el valor calculado del radio con un valor mínimo predeterminado y (f) fijar el radio RR al mayor del valor calculado si el valor calculado es mayor que el valor mínimo. Si el valor del radio mínimo calculado por los pasos anteriores es menor que el criterio mínimo, entonces el método puede iterarse adicionalmente para reducir el valor de alfa y repetir los pasos repetidos (c) a (f) hasta que el radio RR calculado sea mayor que el valor mínimo. La llanta soportada estructuralmente de la invención no tiene una cavidad para contener aire bajo presión, y en consecuencia no necesita formar un sello con el borde de la rueda para mantener presión interna de aire. La llanta soportada estructuralmente, por lo tanto, no requiere un rin como se entiende en el arte de llanta neumática. Para los propósitos de la siguiente descripción, los términos "rin" y "cubo de rueda" se refieren a cualquier dispositivo o estructura para soportar la llanta y montarla al eje del vehículo, y se consideran intercambiables en el presente documento. De conformidad con la invención, la banda anular comprende una capa de cizalla, al menos una primer membrana adherida a la extensión radialmente interior de la capa de cizalla, y al menos una segunda membrana adherida a la extensión radialmente exterior de la capa de cizalla. Las membranas tienen un módulo de tracción circunferencial de elasticidad suficientemente mayor que el módulo de cizalladura de elasticidad de la capa de cizalla tal que, bajo una carga aplicada externamente, la porción de la superficie de rodadura en contacto con el suelo se deforma desde una forma esencialmente circular a una forma conformada con la superficie del suelo mientras se mantiene una longitud de las membranas esencialmente constante. El desplazamiento relativo de las membranas ocurre por cizalla en la capa de cizalla. Preferiblemente, las membranas comprenden capas superpuestas de refuerzos de cuerda escencialmente inextensible incrustados en una capa de revestimiento elastomérico. La capa de cizalla se forma de un material elastomérico, tal como caucho natural o sintético, poliuretano, caucho esponjoso, espuma de poliuretano, copoliésteres segmentados y co-polímeros de bloque de nylon. Preferiblemente, el material de capa de cizalla tiene--un módulo de cizalladura de aproximadamente 3 Mpa hasta aproximadamente 20 Mpa. La banda anular tiene la capacidad de flexionarse desde una forma normal circular mientras bajo carga conformarse a una superficie de contacto, tal como una superficie de carretera. - El radio de alma actúa en tensión para transmitir fuerzas de carga entre el rin y la banda anular, así, entre otras funciones, soporta la masa del vehículo. Las fuerzas de soporte se generan por tensión en los radios de alma no conectados a la porción en contacto con el suelo, de la banda anular. El rin o cubo de rueda pueden estar suspendidos desde la porción superior de la llanta. Preferiblemente, los radios de alma tienen una rigidez alta radial efectiva en tensión y una rigidez baja radial efectiva en compresión. La rigidez baja en compresión permite que los radios de alma se fijen a la porción en contacto con el suelo de la banda anular para flexionarse para absorber impacto en carretera y para conformar mejor la banda anular a irregularidades en la superficie de la carretera. Los radios de alma también transmiten las fuerzas requeridas para acelerar, frenar, " y dar vueltas. La disposición y orientación de los radios de alma pueden seleccionarse para obtener la función deseada. Por ejemplo, en aplicaciones en donde se generan fuerzas circunferenciales relativamente bajas, los radios de alma pueden disponerse radialmente y en paralelo con el eje de rotación de la llanta. Para proporcionar rigidez en la dirección circunferencial, pueden agregarse radios de alma perpendiculares al eje de rotación, alternando con los radios de alma alineados al eje. Otra alternativa es disponer los radios de alma oblicuos al eje de la llanta para proporcionar rigidez en ambas direcciones circunferencial y axial. Para facilitar la flexión de los radios de alma de la porción de la banda de rodadura en contacto con el suelo, los radios pueden ser curvos. Alternativamente, los radios de alma pueden pre-tensionarse durante el moldeado para flexionarse en una dirección particular. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La invención se entenderá mejor a través de la referencia a la descripción siguiente y las figuras anexas, en las cuales : La Fig. 1 es una vista esquemática en el plano ecuatorial de una llanta de la invención bajo carga, La Fig. 2 es una vista en sección de una llanta de conformidad con la invención tomada en el plano meridiano; La Fig. 3 es un diagrama esquemático ilustrando las fuerzas de reacción del suelo para una banda homogénea de referencia no exhibiendo deformación de cizalla; La Fig. 4 es un diagrama esquemático ilustrando las fuerzas de reacción para una banda anular de conformidad con la invención; La Fig. 5 es una vista esquemática en el plano meridiano de una llanta cargada de la invención mostrando ciertas dimensiones de referencia para describir la carga que lleva el mecanismo; La Fig. 6 es uña representación esquemática de una llanta de la invención ilustrando el perfil transversal de un radio de alma tomado en el plano meridiano; La Fig. 7 es una vista en sección mostrando una disposición de los radios de alma en un patrón de X para una llanta vista en el plano ecuatorial; La Fig. 8 es una vista de una disposición alternativa de radios de alma en un patrón de zig-zag visto en el plano ecuatorial; La Fig. 9 es una vista de una disposición de radios de alma en un patrón axial oblicuo visto radialmente a través del eje de rotación; La Fig. 10 muestra una disposición en forma de V alternativa de radios de alma vista radialmente a través del eje de rotación; La Fig. 11 muestra una disposición alternativa de radios de alma alternados circunferencialmente y alineados axialmente vistos radialmente a través del eje de rotación; La Fig. 12 ilustra esquemáticamente rigidez en contra de deflexión como se observa en el plano ecuatorial de la llanta; La Fig. 13 ilustra gráficamente la relación entre el área de contacto, presión de contacto y carga vertical para una llanta de conformidad con la invención; y La Fig. 14 ilustra gráficamente la relación entre la presión de contacto, rigidez vertical, y rigidez en contra de deflexión para una llanta de conformidad con la invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Los términos siguientes se definen a continuación para esta descripción: "Plano Ecuatorial" significa un plano que pasa perpendicular al eje de rotación de la llanta y bisecta la estructura de la llanta. "Plano Meridiano" significa un plano que pasa a través e incluye el eje de rotación de la llanta. "Módulo" de materiales elastoméricos significa el módulo de tracción de elasticidad al 10% de elongación medido por el Método de Prueba Estándar ASTM D 12. "Módulo" de las membranas significa el módulo de tracción de elasticidad al 1% de elongación en la dirección circunferencial multiplicado por el grosor efectivo de la membrana. Este módulo puede calcularse por la ecuación 1, a continuación, para materiales de cinturón de acero de llanta convencionales. Este módulo se nota con una designación de prima ( ') . "Módulo de cizalla" de materiales elastoméricos significa el módulo de cizalladura de elasticidad y se define equivalente a un tercio del módulo de tracción de elasticidad como se definió anteriormente para materiales elastoméricos . "Histéresis" significa la tangente de pérdida dinámica (tan ?) medida en deformación, temperatura y, frecuencia de operación. Una persona de experta en el arte entenderá que las condiciones de operación difieren para aplicaciones particulares, por ejemplo, los requerimientos de carga y velocidad diferentes para carros de golf y carros deportivos, y que la deformación, temperatura, y frecuencia son para ser especificadas para la aplicación particular. Una llanta elástica soportada estructuralmente de conformidad con la invención se muestra en vista esquemática en la Fig. 1 en el plano ecuatorial. Soportada estructuralmente significa que la llanta lleva una carga por sus componentes estructurales sin el soporte de presión de inflado de gas. Las estructuras descritas para las diferentes variaciones de una llanta elástica soportada estructuralmente utilizan componentes básicos similares. Los números de referencia ilustrados en las figuras siguen un patrón consistente para cada variante. Las figuras no se muestran a escala, y las dimensiones de los elementos se han exagerado o reducido para claridad de ilustración. La llanta 100 mostrada en a Fig. 1 tiene una porción de banda de rodadura en contacto con el suelo 105, una banda anular reforzada 110 dispuesta hacia el radialmente interior de la porción de la banda de rodadura, una pluralidad de radios de alma 150 se extienden transversalmente a través y radialmente hacia el interior desde la banda anular, y una banda de montaje 160 en el extremo radialmente interior de los radios de alma. La banda de montaje 160 ancla la llanta 100 a un rin 10 o cubo de rueda. Como se usa en el presente documento "extendiéndose transversalmente" significa que los radios de alma 150 pueden alinearse axialmente, o pueden estar oblicuos al eje de la llanta. Además, "extendiéndose hacia el radialmente interior" significa que los radios de alma 150 pueden yacer en un plano radial al eje de la llanta o pueden ser oblicuos al plano radial. Además, como se explica a continuación, una segunda pluralidad de radios de alma pueden extenderse en el plano ecuatorial . Con referencia a la Fig. 2, la cual muestra la llanta 100 y un rin 10 en vista en sección transversal en el plano meridiano, la banda anular reforzada 110 comprende una capa de cizalla elastomérica 120, una primer membrana 130 adherida a la extensión más radialmente interior de la capa de cizalla elastomérica 120, y una segunda membrana 140 adherida a la extensión más radialmente exterior de la capa de cizalla elastomérica 120. Las membranas 130 y 140 tienen una rigidez de tensión que es mayor que la rigidez de cizalla de la capa de cizalla 120 tal que la banda anular reforzada 110 experimenta deformación de cizalla bajo carga. La banda anular reforzada 110 soporta cargas sobre la llanta. Como se indica en la Fig. 1, una carga L colocada sobre el eje de rotación de la llanta X se transmite por tensión en los radios de alma 150 hacia la banda anular 110. La banda anular 110 actúa en una manera similar a un arco y proporciona una rigidez de compresión circunferencial y una rigidez de flexión en el plano ecuatorial de la llanta suficientemente alta para actuar como un miembro de soporte de carga. Bajo carga, la banda anular se deforma en el área de contacto C con la superficie del suelo a través de un mecanismo que incluye deformación de cizalla de la banda. La capacidad para deformar con cizalla proporciona un área de contacto con el suelo C atirantada que actúa similar a la de una llanta neumática, con resultados ventajosos similares. Con referencia a las Figs. 3 y 4, la ventaja del mecanismo de cizalla de la banda anular 110 de la invención puede entenderse por comparación con una banda anular rígida 122 comprendida de un material homogéneo, por ejemplo, anillo metálico, que no permite más que deformación de cizalla insignificante bajo carga. En la banda anular rígida 122 de la Fig. 3, la distribución de presión satisface la fuerza de equilibrio y requerimientos de momento de curvatura se hace de un par de fuerzas concentradas F ubicada en cada extremo del área de contacto. En contraste, si la banda anular comprende una estructura de conformidad con la invención como se muestra en la Fig. 4 de la capa de cizalla 120, el refuerzo interior 130, y el refuerzo exterior 140, los cuales prescriben deformación de cizalla, la distribución de presión resultante S sobre la región de contacto es sustancialmente "uniforme. El resultado benéfico de la banda anular de conformidad con la invención es una presión de contacto con el suelo más uniforme S a través de la longitud del área de contacto, la cual es "similar a una llanta neumática y mejora la función de la llanta sobre otras llantas neumáticas . En llantas sólidas típicas y llantas de amortiguamiento, la carga se soporta por compresión de la estructura de la llanta en el área de contacto, y la capacidad de carga está limitada por la cantidad y tipo del material presente en el área de contacto. En ciertos tipos de llantas de resorte, un anillo exterior rígido soporta la carga sobre la llanta y está conectado al cubo de rueda o rin por miembros de resorte elásticos. Sin embargo, un anillo rígido no tiene un mecanismo de cizalla, y así, como se explicó anteriormente, un anillo rígido tiene fuerzas de reacción del suelo concentradas en los extremos del área de contacto, las cuales afectan la capacidad de la llanta para transmitir fuerzas hacia el suelo y para absorber impactos en suelo. La capa de cizalla 120 comprende una capa de material elastomérico que tiene un módulo de cizalla de aproximadamente 3 MPa hasta aproximadamente 20 MPa. Los materiales que se consideran ser apropiados para uso en la capa de cizalla 120 incluyen cauchos naturales y sintéticos, poliuretanos, espumas de caucho y poliuretanos, copoliésteres segmentados, y copolímeros de nylon de bloque. La deformación repetida de la capa de cizalla 120 durante el rodamiento bajo carga causa pérdidas histeréticas que conducen a calentamiento de la llanta. Así, histéresis de la capa de cizalla debería especificarse para mantener una temperatura de operación por debajo de la temperatura de operación permitida para los materiales usados . Para materiales de llanta convencionales (por ejemplo, caucho) , por ejemplo, la histéresis de la capa de cizalla debería especificarse para generar una temperatura por debajo de aproximadamente 130°C para llantas en uso continuo . La porción de la banda de rodadura 105 puede no tener ranuras o puede tener una pluralidad de ranuras de la banda de rodadura orientadas longitudinalmente 107 formando rebordes de la banda de rodadura esencialmente longitudinales 109 entre éstas, como en el ejemplo ilustrativo de la Fig. 2. Además, la banda de rodadura 105 se muestra como siendo plana de borde a borde. Esto será apropiado para automóviles y otros vehículos similares, pero bandas de rodaduras redondeadas puede usarse para bicicletas, motocicletas y otros vehículos de dos ruedas . Cualquier escultura de banda de rodadura apropiada puede usarse como se conoce por aquellos expertos en el arte . De conformidad con una modalidad preferida, las primer 130 y segunda 140 membranas comprenden cuerdas esencialmente inextensibles de refuerzo incrustadas en un revestimiento elastomérico. Para una llanta construida de materiales elastoméricos, las membranas 130 y 140 se adhieren a la capa de cizalla 120 por materiales elastoméricos curados. Está dentro del alcance de la invención que las membranas 130 y 140 se adhieran a la capa de cizalla 120 por cualquier método apropiado de unión química o adhesiva o fijación mecánica. Los elementos de refuerzo en las membranas 130, 140 pueden ser cualquiera de materiales apropiados para uso como refuerzos de cinturón de llanta en llantas convencionales tales como monofilamentos o cuerdas de acero, aramida u otros textiles de módulo alto. Para las llantas ilustrativas descritas en el presente documento, los refuerzos son cuerdas de acero, cada uno consistiendo de cuatro cables de 0.28 mm de diámetro (4 x 0.28). De conformidad con una modalidad preferida, la primer membrana incluye dos capas reforzadas 131 y 132 y la segunda membrana 140 también incluye dos capas reforzadas 141 y 142. A pesar de que las variantes de la invención descritas en el presente documento tienen capas reforzadas con cuerdas para cada una de las membranas, cualquier material apropiado puede emplearse para las membranas las cuales reúnen los requerimientos, descritos a continuación, para la rigidez de tracción, rigidez de flexión, y propiedades de resistencia a colapso de compresión requeridas de la banda anular. Es decir, la estructura de membrana puede ser cualquiera de varias alternativas tales como un material homogéneo (por ejemplo, hoja de metal fina) , una matriz reforzada de fibra, o una capa que tiene elementos de refuerzo discretos . En una primer modalidad preferida, la primer membrana 130 capas 131 y 132 tienen cuerdas esencialmente paralelas orientadas en un ángulo de aproximadamente 10° hasta aproximadamente 45° relativo al- plano ecuatorial de la llanta. Las cuerdas de las capas respectivas tienen una orientación opuesta. Similarmente para la segunda membrana 140, las capas 141 y 142 tienen cuerdas esencialmente paralelas orientadas a ángulos entre 10° y 45° relativo al plano ecuatorial. No se requiere, sin embargo, para las cuerdas de los pares de capa en una membrana ser orientados a ángulos iguales mutuamente y opuestos. Por ejemplo, puede ser deseable para las cuerdas de los pares de capa ser asimétricos relativo al plano ecuatorial de la llanta. De conformidad con otra modalidad, las cuerdas de al menos una capa de las membranas puede estar a o cerca de 0° hacia el plano ecuatorial para rigidez de tracción incrementada de la membrana. Las cuerdas de cada una de las capas 131, 132 y 141, 142 están incrustadas' en una capa de revestimiento elastomérico típicamente teniendo un módulo de cizalla de aproximadamente 3 a 20 MPa. Se prefiere que el módulo de cizalla de las capas de revestimiento sea sustancialmente igual al módulo de cizalla de la capa de cizalla 120 para asegurar que la deformación de la banda anular sea principalmente por deformación dentro de la capa de cizalla 120. Las relaciones entre el módulo de cizalla G del la capa de cizalla elastomérica 120 y el módulo de tracción longitudinal efectivo E' membrana de las membranas 130 y 140 controla la deformación de la banda anular bajo una carga aplicada. El módulo de tracción E'membrana efectivo de la membrana usando materiales de banda de llanta convencional y con cuerdas de refuerzo de membrana orientadas hacia al menos 10° del plano ecuatorial puede estimarse por lo siguiente:
r., E MEMBRANA d) En donde EcauCho = Módulo de tracción del material de revestimiento elastomérico; P = Paso de Cuerda (espaciamiento de línea central de cuerda) medido perpendicular a la dirección de la cuerda; D = Diámetro de la cuerda; v = índice de Poisson para el material de revestimiento elastomérico; a. = Ángulo de la cuerda con respecto al plano ecuatorial; y, t = Grosor del caucho entre cables en capas adyacentes. Para una membrana en la cual las cuerdas de refuerzo se orientan a menos de 10°C al plano ecuatorial, puede usarse lo siguiente para estimar los módulos de tracción de la membrana E ' membrana : £• membrana = Ecabie V tmemj3rana ( Z j en donde, Ecabie es el módulo del cable, V es la fracción de volumen del cable en la membrana, y tmembrana es el grosor de la membrana. Para membranas que comprenden un material homogéneo o una fibra u otro material de matriz reforzada, el módulo es el módulo del material o matriz. Notar que E'raembrana es el módulo elástico de la membrana más el grosor efectivo de la membrana. En donde el índice E'mep¿brana/G es relativamente bajo, deformación de la banda anular bajo carga se aproxima a la de la banda homogénea y produce una presión de contacto del suelo no-uniforme como se muestra en la Fig. 3. Por otro lado, cuando el índice E'memrana/G es suficientemente alto, la deformación de la banda anular bajo carga es esencialmente por deformación de cizalla de la capa de cizalla con poca extensión longitudinal o compresión de las membranas. En consecuencia, la presión de contacto con el suelo es sustancialmente uniforme como en el ejemplo mostrado en la Fig. 4. De conformidad con la invención, el índice del módulo de tracción longitudinal de la membrana E'membrana al módulo de cizalla G de la capa de cizalla es al menos de aproximadamente 100:1, y preferiblemente al menos aproximadamente 1000:1. La llanta mostrada en la Fig. 2 tiene un perfil transversal plano para la porción de la banda de rodadura 105, primer membrana 130 y segunda membrana 140. Las deformaciones en la porción de la banda anular en la región de contacto C (Fig. 1) serán compresivas para la segunda membrana 140. Cuando la deflexión vertical de la llanta incrementa, la longitud de contacto puede incrementar tal que la tensión compresiva en la segunda membrana 140 excede la tensión de colapso crítica, y ocurre un colapso longitudinal de la membrana. Este fenómeno de colapso causa que una sección que se extiende longitudinalmente de la región de contacto tenga presión de contacto reducida. Se obtiene una presión de contacto con el suelo más uniforme a través de la longitud de la región de contacto con el suelo cuando se evita el colapso de la membrana. Una membrana que tiene una sección transversal curva resistirá mejor el colapso en el área de contacto y se prefiere cuando es una preocupación el colapso bajo carga. Cuando se reúnen las condiciones establecidas previamente para el módulo de tracción longitudinal Emembrana de las membranas y el módulo de cizalla G de la capa de cizalla y la banda anular se deforma sustancialmente por cizalla en la capa de cizalla, se crea una relación ventajosa para especificar los valores del módulo de cizalla G y grosor de la capa de cizalla h para una aplicación dada: Peff * R * G * h (3) En donde Peff = Presión de contacto con el suelo; G = Módulo de cizalla de la capa 120; h = Grosor de la capa 120; y R = Posición radial de la segunda membrana relativa al eje de rotación. eff y R son parámetros de diseño elegidos de conformidad con el uso pretendido de la llanta. La ecuación (3) sugiere que el producto del módulo de cizalla de elasticidad de la capa de cizalla más un grosor radial de la capa de cizalla es aproximadamente igual a un producto de la presión de contacto del suelo veces una posición radial de la extensión más exterior de la segunda membrana. La Fig. 13 ilustra gráficamente esta relación sobre un rango amplio de presiones de contacto y puede usarse para estimar las características de capa de cizalla par muchas aplicaciones diferentes . Con referencia a la Fig. 5, los radios de alma 150 son sustancialmente elementos similar a hoja que tienen una longitud N en la dirección radial, un ancho W en la dirección axial correspondiente generalmente al ancho axial de la banda anular 110, y un grosor perpendicular a las otras dimensiones. El grosor es mucho menor que la longitud N o el ancho W, y es preferiblemente aproximadamente 1% al 5% del radio R de la llanta, lo cual permite un radio de alma para colapsarse cuando está bajo compresión, como se muestra en la Fig. 1. Los radios de alma más delgados se curvarán en el área de contacto con resistencia sustancialmente no compresiva, esto es, sin proporcionar más que una fuerza compresiva insignificante para carga de rodamiento. Cuando los grosores de los radios de alma se incrementan, los radios de alma pueden proporcionar alguna fuerza de rodamiento de carga compresiva en el área de contacto del suelo. La acción de transmisión de carga predominante de los radios de alma como un todo, sin embargo, es tensión. El grosor del radio de alma puede seleccionarse para reunir los requerimientos específicos del vehículo. Con referencia ahora a la Fig. 6, los radios de alma 150 de una modalidad preferida déla invención obtiene resultados ventajosos con un radio de alma cuyo perfil transversal es sustancialmente más angosto en la porción intermedia entre la primer membrana 130 y la banda de montaje 160. El radio preferido 140 tiene un ancho global y una longitud radial N. El radio de alma preferido tiene una sección de corte transversal a la banda. El ancho del radio en la sección de corte está reducido por una profundidad axial D entrante desde el lado exterior axial del radio. Un perfil transversal del radio particular es una función de varios parámetros geométricos y restricciones . La experiencia ha mostrado que el proceso de obtener una geometría que cumple con las restricciones puede requerir una o más iteraciones, pero que es posible una solución sin experimentación impropia. La sección de corte puede extenderse la altura radial completa N del radio. Para facilidad de diseño y manufactura, es ventajoso proporcionar una región pequeña de ancho esencialmente constante adyacente a la extensión radialmente exterior y extensión radialmente interior del radio 150. Esta región está definida por una distancia de desplazamiento radial Q la cual es menor que diez por ciento de la altura del radio N. En el ejemplo mostrado en la Fig. 6, las distancias de desplazamiento son iguales a la extensión radialmente exterior y extensión radialmente interior del radio 150. Sin embargo esto es por conveniencia solamente y el desplazamiento Q puede ser diferente par la parte superior e inferior del radio. Así, la altura radial de la sección de corte del radio 150 es ligeramente reducida y tiene una altura HC, definida igual a la altura N del radio menos la suma de los desplazamientos superior e inferior Q. Para el ejemplo del instante de la Fig. 6, los desplazamientos superior e inferior son iguales, y entonces HC = N - 2Q. La profundidad axial mínima D de la porción perfilada debe ser al menos cinco por ciento de la altura N y debe ser menor que treinta por ciento del ancho del radio . Una fórmula empírica para el valor preferido para la profundidad axial máxima D de la porción perfilada es una función de la altura del radio N y el desplazamiento Q como sigue : D = (1.88-N-5.67-Q) Siempre asegurando que la profundidad predicha es menor que treinta por ciento del ancho del radio , y reconociendo que el desplazamiento Q puede ser cero. La forma particular del perfil no está limitada y puede formarse por una sección de un arco circular, un arco parabólico, o una combinación de segmentos de línea recta unidos por un radio de curvatura. La última forma es la variante ilustrada en la Fig. 6 y es simétrica respecto de la altura media del radio. Cada uno de los segmentos de línea recta forma un ángulo alfa formado por una tangente al perfil y la horizontal al nivel radial de la distancia de desplazamiento Q. Los segmentos de línea recta están unidos por el radio de curvatura RR que tiene un valor mínimo de al menos veinte por ciento de la altura N del radio. La restricción del radio de curvatura se requiere para evitar una geometría de la sección de corte en donde la profundidad elegida D y los ángulos de tangente alfa podrían resultar en los segmentos de línea recta convergiendo en un vértice, teniendo así un efecto perjudicial sobre el desempeño del radio. El perfil transversal se determina calculando primero el ángulo alfa, y después determinando el radio de curvatura RR que unirá los dos segmentos de línea. Se ha determinado que el ángulo alfa está especificado preferiblemente a partir de la geometría del radio como: Alfa=tan_1{ [HC2-4 -D2] / [4 -D-HC] }. Sin embargo, el valor mínimo de alfa debe ser al menos diez grados . Una vez que se ha determinado alfa, el valor preferido del radio de curvatura RR puede calcularse a partir de la siguiente relación: RR={ [2-D -seno (alfa) -HC- cos (alfa) ] / [2 -sen (alfa) -1] } . En caso que el valor elegido de profundidad D y valor calculado de alfa entonces predecir un valor del radio de curvatura RR que es menor que el mínimo aceptable, entonces el procedimiento puede repetirse con un valor incrementalmente más pequeño de alfa hasta que se obtiene un valor aceptable de RR. Si no es posible una solución con un valor de alfa sobre el mínimo de diez grados, entonces la profundidad D también puede reducirse y el proceso repetirse . Una manera alternativa para la forma de sección de corte se propone como una sección parabólica como se muestra en el lado izquierdo, de la figura 6. En este ejemplo, una parábola pasa a través de los puntos marcados A, B y C, en donde los ángulos de tangente alfa en puntos A y C se definen como anteriormente. El punto B define el valor preferido de la profundidad D como antes, esto es ----- D ="<:1.88-N - 5.67-Q). El radio de curvatura RR se define una vez que se determina una parábola a partir de los parámetros de corte: la altura HC, los ángulos de tangente alfa, y la profundidad D. Puesto que la - forma parabólica no puede converger en un vértice, se cree que el valor resultante del radio de curvatura RR será suficientemente grande para asegura el desempeño correcto del radio de alma 150. De conformidad con una modalidad preferida actualmente, los radios de alma 150 están formados de un material que tiene módulo de tensión alto de aproximadamente 10 a 100 MPa. Los radios de alma pueden reforzarse si se desea. El material del radio de alma debería exhibir también comportamiento elástico para regresar a la longitud original después de ser deformados hasta el 30%, y exhibir tensión constante cuando el material del radio de alma se deforma hasta el 4%. Además, es deseable tener un material con una tan ? de no más de 0.1 en las condiciones de operación relevantes : Por ejemplo, los materiales de caucho o poliuretano disponibles comercialmente pueden identificarse los cuales reúnen estos requerimientos . Los inventores han encontrado que el uretano de la marca C836 Vibrathane B836 de la división Chemical Uniroyal de Crompton Corporation of Middlebury, Connecticut ha estado disponible para los radios de alma. Con referencia a la Fig. 2, en una modalidad, los radios de alma 150 están interconectados por una banda de montaje radialmente interior 160, la cual rodea el rin o cubo de rueda 10 para montar la llanta. Una banda de interfase 170 interconecta los radios de alma 150 a sus extremos exteriores radialmente. La banda de interfase 170 conecta los radios de alma 150 a la banda anular 110. Por conveniencia, los radios de alma, la banda de montaje 160, y la banda de interfase 170 pueden moldearse a partir de un material individual como una unida . Alternativamente, dependiendo de los materiales de construcción y proceso para la banda anular 110 y cubo de rueda o rin 10, una banda de montaje separado 160 o banda de interfase 170 pueden eliminarse y los radios de alma moldearse o formarse para adherirse directamente a la banda anular y rin. Por ejemplo, si cualquiera de la banda anular o el rin o cubo de rueda se forma con los mismos materiales o compatibles, la llanta podría fabricarse con un paso formando o moldeando los radios de alma integralmente con la banda anular o rin, en cuyo caso, la banda de montaje 160 y/o banda de interfase 170 se forman integralmente como parte del rin o banda anular. Además, los radios de alma 150 podrían fijarse mecánicamente al rin, por ejemplo, proporcionando una porción ampliada sobre el extremo interior de cada radio de alma que se acopla a una ranura en un rin. La manera en la cual una llanta de la invención soporta una carga aplicada pude entenderse por referencia a las Figs. 1 y 6. La región A de la banda anular 110, que es, la porción no en contacto con el suelo, actúa similar a un arco y los radios de alma 150 están en tensión T. La carga L sobre la llanta, transmitida desde el vehículo (no se muestra) hacia el cubo de rueda o rin 10 cuelga esencialmente desde el arco de región A. Los radios de alma en la región de transición B y región de contacto C no están en tensión. De conformidad con una modalidad preferida, los radios de alma son relativamente finos y no proporcionan más que fuerza de carga de rodamiento vertical insignificante. Cuando la llanta rota, desde luego, la porción específica de la banda anular 110 actúa como un arco que cambia continuamente, sin embargo, el concepto de un arco es útil para entender el mecanismo. El soporte de sustancialmente carga de tracción puramente se obtiene teniendo un radio de alma que tiene rigidez alta en tensión pero rigidez muy baja en compresión. Para facilitar colapso en la región de contacto con el suelo, los radios de alma pueden ser curvos. Alternativamente, los radios de alma pueden moldearse "con una curvatura y alinearse por encogimiento térmico durante enfriamiento para proporcionar una predisposición a colapsarse. Los radios de alma 150 deberían resistir torsión entre la banda anular 110 y el rin 10, por ejemplo, cuando se aplica momento de torsión a los riñes. Además, los radios de alma 150 deberían resistir deflexión lateral cuando, por ejemplo, en vueltas o esquinas. Como se entenderá, los radios de alma 150 que yacen en el plano radial-axial, esto es, están alineados en ambas direcciones radial y axial, tendrán alta resistencia para fuerzas dirigidas, pero, particularmente si son alargadas en la dirección radial, pueden tener dificultad resistiendo momento de torsión en la dirección circunferencial. Para ciertos vehículos y aplicaciones, por ejemplo, aquellos que producen fuerzas de aceleración relativamente bajas, un paquete de radio de alma que tiene radios relativamente cortos alineados con la dirección radial será apropiado. Para aplicaciones en donde se espera momento de torsión alto, una de las disposiciones tal como aquellas ilustradas en las Figs. 7-9 puede ser más apropiada. En la Fig. 7, los radios de alma 150 están orientados en un patrón X repetido como se observa en la dirección axial, con pares de radios formando la X unida en sus centros . En la Fig . 8 , los radios de alma están orientados en un patrón de zig-zag relativo a la dirección radial. Los radios de alma en la Fig. 9 están orientados con radios de alma adyacentes orientados opuestamente relativos a la dirección axial en un patrón de zigzag. En estas variantes, las orientaciones proporcionan un componente resistente a fuerza en ambas direcciones radial y circunferencial, agregando así resistencia al momento de torsión, mientras mantiene componentes resistentes a fuerza radial y lateral . El ángulo . de orientación puede seleccionarse dependiendo del número de radios de alma usados y el espaciamiento entre radios de alma adyacentes . Pueden usarse otras disposiciones alternativas . Como se muestra en la Fig. 10, los radios de alma pueden estar dispuestos en una forma en V o patrón-v como se observa en la dirección radial . Otra alternativa es alternar la orientación de radios de alma adyacentes entre los alineados axialmente y alineados circunferencialmente como se muestra en la Fig. 11. Estas alternativas pueden ser menos preferidas, sin embargo, debido a las dificultades en acomodar la curvatura de los radios de alma en la región de contacto. Las varias disposiciones de los radios de alma permiten rigidez vertical, lateral, y torsional de la llanta para ser ajustada independientemente de la presión de contacto y de cada otra. La rigidez vertical se relaciona a la capacidad de la llanta para resistir deflexión cuando está bajo carga. La rigidez vertical de la llanta está influenciada fuertemente por la reacción a la carga de la porción de la llanta no en contacto con el suelo, La "contra deflexión" de la llanta. La Fig. 12 ilustra este fenómeno en escala exagerada. Cuando la llanta está bajo una carga L, ésta se deflecciona una cantidad f y la porción en contacto con el suelo se conforma a la superficie del suelo para formar un área- de contacto con el suelo C. Notar que para los propósitos de esta descripción el marco de referencia en la Fig. 12 mantiene el eje de la llanta X en una .ubicación constante y mueve el suelo hacia arriba hacia el eje. r La llanta es un cuerpo elástico, y en consecuencia, la deflexión vertical f es proporcional a la carga L, a partir de la cual la rigidez vertical Kv de la llanta puede derivarse. Debido a la banda anular 110 (mostrada esquemáticamente) restringida por las membranas (no ilustradas) busca mantener una longitud constante para conservar la longitud de la membrana, la porción de la llanta no en contacto con el suelo cambia o se contra deflecciona, lejos del área de contacto C, como se indica por las líneas punteadas en la figura. La cantidad de contra deflexión ? también es proporcional a la carga L, y la rigidez de contra deflexión K puede así obtenerse. La rigidez de contra deflexión K? se relaciona principalmente a la rigidez compresiva circunferencial y manera en que los radios de alma no en contacto con el suelo soportan la carga. Para una extensión menor la curvatura transversal y longitudinal de la banda anular están involucradas . La contra deflexión puede medirse directamente colocando una llanta bajo una carga F con el eje fijo y midiendo ambas la deflexión f de la llanta en el área de contacto y la deflexión de la superficie de la banda de - rodadura opuesta al área de contacto. La rigidez de contra deflexión después se determina dividiendo la carga F por la cantidad de contra deflexión ?. En la práctica, la rigidez de contra deflexión K? controla sustancialmente la rigidez vertical de la llanta, y en consecuencia, la deflexión bajo carga del eje del rin de una llanta. La rigidez de contra deflexión K? determina la longitud del área de contacto, como puede verse en la Figura 12. La rigidez de contra deflexión baja permite que la banda anular 110 se mueva verticalmente bajo carga, y reduce así la capacidad de carga en esa deflexión. En consecuencia, una llanta que tiene alta rigidez de contra deflexión tiene relativamente menos contra deflexión y un área de contacto mayor. La Fig. 14 muestra gráficamente una relación aproximada entre la rigidez de contra deflexión K? y la rigidez vertical de la llanta. La Fig. 14 demuestra la independencia de rigidez vertical y presión de contacto disponible con esta invención, lo cual permite flexibilidad de diseño no disponible en llantas neumáticas. Una llanta neumática desinflada tiene típicamente una rigidez de contra deflexión por ancho de unidad de área de contacto menor de 0.1 DaN/mm2. Una llanta de conformidad con la invención, en contraste, puede diseñarse para tener una rigidez de contra deflexión por ancho de unidad de área de contacto en el rango sobre 0.1 DaN/mm2. Ventajosamente, los parámetros de diseño de inicio para cualquier aplicación propuesta pueden seleccionarse usando la Fig. 14 combinada con la Fig. 13. Una vez que la presión de contacto, carga vertical, y área de contacto se seleccionan usando la Fig. 13, las características de rigidez vertical para la llanta pueden determinarse usando la Fig. 14. Con un valor deseado aproximado para la rigidez de contra deflexión K? obtenida a partir de la Fig. 13, el diseñador entonces podría usar herramientas analíticas disponibles, análisis de elemento finito, por ejemplo, para especificar la estructura para lograr esta rigidez. Trabajo adicional, incluyendo la construcción y prueba de llantas podría confirmar los parámetros de diseño. Por ejemplo, para diseñar una llanta pretendida para uso en carro de pasajeros, el diseñador puede seleccionar una presión de contacto de diseño Peff de 1.5 a 2.5 DaN/cm2 y una llanta del tamaño en la cual el radio R es de aproximadamente 335 mm. Multiplicando estos valores, un "factor de capa de cizalla" de 50.25 a 83.75 DaN/cm pude determinarse, el cual puede usarse para especificar el grosor del material de capa de cizalla y módulo de cizalla. En este caso, con un módulo de cizalla en el rango de aproximadamente 3 MPa hasta aproximadamente 10 MPa, el grosor h de la capa de cizalla es al menos 5 mm y preferiblemente entre aproximadamente 10 mm hasta aproximadamente 20 mm. Además, de conformidad con la invención, la presión de contacto con el suelo y rigidez de la llanta son independiente de cada otra, en contraste con una llanta neumática en la cual ambas están relacionadas a la presión de inflado. Así, una llanta podría estar diseñada para presión de contacto alta P, pero relativamente rigidez baja. Esto puede ser ventajoso en producir una llanta con masa baja y resistencia al rodamiento, mientras mantiene capacidad de soporte de carga. La rigidez de contra deflexión K? puede modificarse en un número de maneras . Algunos de los parámetros de diseño usados para ajustar esta rigidez incluye el módulo del radio de alma, longitud del radio de alma, curvatura del radio de alma, grosor del radio, módulo de compresión de las membranas de banda anular, el grosor de la capa de cizalla, el diámetro de la llanta, y el ancho de la banda anular. La rigidez vertical puede ajustarse para optimizar la carga llevando capacidad de una llanta dada. Alternativamente, la rigidez vertical puede ajustarse para proporcionar una banda anular de grosor reducido para presión de contacto reducida o masa de llanta mientras se mantiene un nivel deseado de rigidez vertical. . La rigidez vertical de la llanta de la invención también está influenciada por el efecto de fuerzas centrípetas sobre la banda anular y porciones de pared lateral . Cuando la velocidad de una llanta en rodamiento incrementa, desarrolla fuerzas centrípetas. En llantas radiales convencionales, las fuerzas centrípetas pueden incrementar la temperatura de operación de la llanta. La llanta de la invención, en contraste, obtiene un resultado benéfico inesperado a partir de estas mismas fuerzas. Cuando la llanta de la invención rota bajo una carga aplicada, las fuerzas centrípetas causan que la banda anular tienda a expandirse circunferencialmente e inducen una tensión adicional en los radios de alma. Los radios de alma rígidos radialmente para la extensión de la llanta fuera de contacto (región "A" de la Fig. 1) resisten estas fuerzas centrípetas . Esto produce una fuerza resultante hacia arriba neta la cual actúa para incrementar la rigidez vertical efectiva de la llanta y reducir la deflexión radial de la llanta relativa a la condición estática, no rotando. Este resultado se obtiene para un grado significante cuando el radio de la rigidez longitudinal de la banda en el plano ecuatorial de la llanta (2 -E'raembrana) para la rigidez efectiva de la porción de radios de alma en la tensión es menor que 100.1. Los solicitantes entienden que son evidentes para una persona experta en el arte muchas variantes a partir de la lectura de la especificación anterior. Estas variantes y otras variantes están dentro del espíritu y alcance de la invención definida por las siguientes reivindicaciones anexas. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.