BRPI1001626A2 - pneu pneumático com um reforço envoltório - Google Patents

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Sergue Julien Auguste Imhoff
Yves Donckels
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Goodyear Tire & Rubber
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Abstract

PNEU PNEUMáTICO COM UM REFORçO ENVOLTóRIO. Um pneu pneumático inclui uma carcaça de lona radial, uma porção de banda de rodagem disposta radialmente para fora da carcaça, e uma estrutura de reforço coroa interposta entre a porção de banda de rodagem e a carcaça em relação circunferencial à carcaça. A estrutura de reforço coroa inclui uma montagem de correia tendo pelo menos uma lona de correia com cordões de reforço estendendo-se paralelos uns aos outros e uma estrutura envoltória incluindo uma camada reforçada com náilon estendendo-se transversalmente sobre a montagem de correia e fazendo um ângulo de entre -5 graus e +5 graus com um plano equatorial do pneu. A camada de reforço de náilon inclui cordões de náilon tendo uma construção de 2000-2200/1 Dtex, 1-10 TPI com uma densidade de extremidade de 10-35 EPI.

Description

"PNEU PNEUMÁTICO COM UM REFORÇO ENVOLTÓRIO"
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se genericamente a pneus pneumáticos e mais especi-ficamente a pneus de carcaça radial tendo uma estrutura envoltória têxtil localizada radial-mente para fora da montagem de correia.
Antecedentes da Invenção
Pneus de carcaça radial convencionais têm um membro de reforço disposto radial-mente para fora da montagem de correia. O membro de reforço pode compreender cordõestêxteis orientados em pequenos ângulos com relação ao plano circunferencial - médio dopneu. Um tal membro de reforço foi verificado ser aceitavelmente durável quando submetidoa altas velocidades de rotação.
Um tal membro de reforço, referido como uma lona envoltória, pode ser interpostoentre a lona mais exterior radialmente da montagem de correia e a banda de rodagem ecompreende um ou mais envoltórios tendo uma largura que é cerca de igual àquela da mais larga das lonas de correia. Alternativamente, a lona envoltória pode consistir em duas por-ções de lona espaçadas, separadas axialmente tanto dispostas radialmente para fora damontagem de correia de modo a cobrir as bordas da lona de correia radialmente mais exter-na ou interpostas entre as lonas de correia de modo a estenderem-se entre suas bordas.
Uma outra alternativa para uma lona envoltória consiste em interposição de umcordão ou fio simples enrolada helicoidalmente, que foi revestido com material elastomérico,entre a lona radialmente mais externa da montagem de correia e a banda de rodagem. Namedida em que enrolar um cordão simples é consumidor de tempo, convencionalmente umalona envoltória é montada a partir de uma tira enrolada helicoidalmente, de 5 mm a 30 mmde largura, fabricada de cordão reforçado com material elastomérico, localizada radialmentepara fora para as lonas de correia. O material de reforço envoltório convencional é náilon,que tem um módulo de Young de cerca de 6000 MPa. Um tal baixo módulo permite expan-são da correia durante as etapas de conformação e vulcanização do pneu.
Pode ser desejável prover de modo mais barato um pneu pneumático com uma es-trutura envoltória tendo excelentes propriedades de alta velocidade, bom conforto e resis-tência de rolamento, reduzido flatspotting, e baixa propagação de ruído.
Resumo da Invenção
Um pneu pneumático de acordo com a presente invenção inclui uma carcaça de lo-na radial, uma porção de banda de rodagem disposta radialmente para fora da carcaça, euma estrutura de reforço coroa interposta entre a porção de banda de rodagem e a carcaçaem relação circunferencial à carcaça. A estrutura de reforço coroa inclui uma montagem decorreia tendo pelo menos uma lona de correia com cordões de reforço estendendo-se para-lelos uns aos outros e uma estrutura envoltória incluindo uma camada reforçada com náilonestendendo-se transversalmente sobre a montagem de correia e fazendo um ângulo de en-tre -5 graus e 5 graus com um plano equatorial do pneu. A camada reforçada com náiloninclui cordões de náilon tendo uma construção TPI 1-10 (S ou Z), 2000-2200/1 Dtex comuma densidade de extremidade de 10-35 EPI.
De acordo com um outro aspecto da presente invenção, a estrutura envoltória temduas camadas com uma segunda camada localizada adjacente a, e radialmente fora de,uma primeira camada.
Ainda de acordo com um outro aspecto da presente invenção, a camada envoltóriainclui uma tira com uma largura na faixa de entre 5 mm e 30 mm.
Definições
As seguintes definições estão controlando para a invenção mostrada.
"Enchimento" significa um enchimento elastomérico localizado radialmente acimade núcleo de talão e entre as lonas e a lona de redobra.
"Anular" significa formado semelhante a um anel.
"Proporção de aparência" do pneu significa a razão de sua altura de seção (SH) pa-ra sua largura de seção (SW) multiplicada por 100% para expressão como porcentagem.
"Axial" e "axialmente" são aqui usados pára referirem-se a linhas ou direções quesão paralelas ao eixo de rotação do pneu.
"Talão" significa aquela parte do pneu compreendendo um membro de tração anu-lar envolvido por cordões de lona e conformado, com ou sem outros elementos de reforçotais como cobre talão, enchimentos, guardas de unhas de borracha e antifricções, para a-daptar o aro de desenho.
"Estrutura de correia" significa pelo menos duas camadas anulares ou lonas de cor-dões paralelos, tecidas ou não-tecidas, subjacente à banda de rodagem, não-ancoradas aotalão, e tendo cordões inclinados com relação ao plano equatorial do pneu. A estrutura decorreia também pode incluir lonas de cordões paralelos inclinados em ângulos relativamentebaixos, atuando como camadas de restrição.
"Amortecedores" significa pelo menos duas camadas anulares ou lonas de cordõesde reforço paralelos tendo o mesmo ângulo com referência ao plano equatorial do pneu co-mo os cordões de reforço paralelos em lonas de carcaça. Amortecedores são usualmenteassociados com pneus oblíquos.
"Cabo" significa um cordão formado por torção juntos de dois ou mais fios dobrados.
"Carcaça" significa a estrutura de pneumático à parte de estrutura de correia, bandade rodagem, sub-banda de rodagem, e borracha de costado sobre as lonas, mas incluindoos talões.
"Antifricções" refere-se a tiras estreitas de material colocado ao redor do lado exte-rior do talão para proteger lonas de cordões do aro, distribuir flexão acima de aro, e paraselar o pneumático.
"Reforços de arame na área do talão" significa uma estrutura de reforço localizadana porção de talão do pneumático.
"Circunferencial" significa linhas ou direções estendendo-se ao longo do perímetroda superfície do pneumático paralelas ao Plano Equatorial (EP) e perpendiculares à direçãoaxial.
"Cordão" significa uma das tiras de reforço das quais as lonas do pneumático sãocompreendidas.
"Ângulo de cordão" significa o ângulo agudo, direito ou esquerdo em uma vista pla-na do pneumático, formado por um cordão com relação ao plano equatorial. O "ângulo decordão" é medido em um pneumático curado mas não inflado.
"Denier" significa o peso em gramas por 9000 metros (unidade para expressão dedensidade linear). Dtex significa o peso em gramas por 10 000 metros.
"Elastômero" significa um material resiliente capaz de recuperar tamanho e formaapós deformação.
"Plano equatorial (EP)" significa o plano perpendicular ao eixo de rotação do pneu-mático e passando através do centro de sua banda de rodagem.
"Tecido" significa uma rede de cordões estendendo-se essencialmente unidirecio-nalmente, que pode ser torcidos, e que por sua vez são compostos por uma pluralidade deuma multiplicidade de filamentos (que também podem ser torcidos) de um material de altomódulo.
"Fibra" é uma unidade de matéria, tanto natural como feita pelo homem que forma oelemento básico de filamentos, caracterizada por ter um comprimento de pelo menos 100vezes seu diâmetro ou largura.
"Contagem de filamentos" significa o número de filamentos que constitui um fio. E-xemplo: poliéster de 1000 denier tem aproximadamente 190 filamentos.
"Cobre talão" significa um tecido reforçado envolvido ao redor de núcleo de talão.
"Rayon cru" significa cordão ou tecido não-acabado.
"Interior" significa na direção do interior do pneumático e "exterior" significa na dire-ção de seu exterior.
"Forro interno" significa a camada ou camadas de elastômero ou outro material queforma a superfície interna de um pneumático sem câmara e que contem o fluido de inflardentro do pneumático.
"LASE" é a carga em elongação especificada.
"Lateral" significa uma direção axial.
"Cordão fundido" significa um cordão construído por torção helicoidal de uma plura-Iidade de fios individuais, pelo menos um dos fios individuais sendo de material diferente domaterial de pelo menos um dos outros fios individuais.
"Lona" significa uma camada contínua de cordões paralelos revestidos com borra-cha no contexto de um pneumático e também significa um fio torcido em um contexto de umfio ou um cordão como aqui usado o significado é dependente do contexto.
"Poliéster" significa qualquer polímero sintetizado a partir da policondensação deum diol e um ácido dicarboxílico.
"Radial" e "radialmente" são usados para significar direções radialmente na direçãoou afastando do eixo de rotação do pneumático.
"Pneumático de lona - radial" significa um pneu pneumático restrito circunferenci-almente ou com correia no qual os cordões de lona que se estendem de talão para talão sãocolocados em ângulos de cordão entre 65 graus e 90 graus, com relação ao plano equatorialdo pneumático.
"Altura de seção (SH)" significa a distância radial do diâmetro de aro nominal dopneumático em seu plano equatorial.
"Costado" significa aquela porção de um pneumático entre a banda de rodagem e otalão.
"Tenacidade" é tensão expressa como força por unidade de densidade linear doespécime não-deformado (g/tex ou g/denier). Usado em têxteis.
"Tração" é tensão expressa em forças / área de seção transversa. Resistência empsi = 12 800 vezes peso específico vezes tenacidade em gramas por denier.
"Banda de rodagem" significa um componente de borracha moldado que, quando li-gado ao um invólucro de pneumático, inclui aquela porção do pneumático que entra em con-tato com a estrada quando o pneumático está normalmente inflado e sob carga normal.
"Torcido" significa o número de voltas sobre seu eixo por unidade de comprimentode um fio, voltas por polegada sendo TPI.
"Fio" ocorre nas seguintes formas: 1) um número de fibras torcidas juntas; 2) umnúmero de filamentos colocados juntos em torção; 3) um número de filamentos colocadosjuntos com um grau de torção; 4) um filamento simples com ou sem torção (monofilamento);
5) uma tira estreita de material com ou sem torção.
Breve Descrição dos Desenhos
Para dar a conhecer aqueles versados na técnica mais proximamente relacionada àpresente invenção, certas suas realizações exemplares são agora descritas com referênciaaos desenhos anexados. Estas realizações exemplares são ilustrativas e podem ser modifi-cadas em numerosas maneiras dentro do espírito e escopo da invenção como definida nasreivindicações abaixo.
A Fig. 1 é uma vista em seção transversa de um pneu pneumático para uso com apresente invenção.
Descrição detalhada de um exemplo da presente invenção
Com referência a Fig. 1, ali é representado um exemplo de pneu pneumático decarcaça radial 10 tendo um par de núcleos de talão substancialmente não extensíveis 11,13que são axialmente espaçados com uma lona de carcaça radial 12 estendendo-se entre osnúcleos de talão. A lona de carcaça 12 é dobrada axialmente e radialmente para fora aoredor de cada um dos núcleos de talão 11, 13 e é reforçada por cordões que são substanci-almente paralelos uns aos outros e fazem um ângulo com o plano equatorial (EP) do pneu-mático exemplo 10.
Como aqui usado, o "plano equatorial" do pneumático exemplo 10 é um plano que éperpendicular ao eixo de rotação do pneumático e passa através do centro da banda de ro-dagem de pneumático 19. Os termos "axial" e "axialmente" referem-se a direções que sãoparalelas ao eixo de rotação do pneumático de exemplo 10 e os termos "radial" e "radial-mente" referem-se a direções que estão radialmente na direção ou afastando-se do eixo derotação do pneumático.
Os cordões da lona de carcaça 12 podem ser fabricados de qualquer material apro-priado, por exemplo, raion, poliéster, poliamida, ou poliamida aromática. A área de coroa 14do pneumático 10 é reforçada por uma montagem de correia 15 localizada radialmente paradentro da banda de rodagem de pneumático 19. A montagem de correia 15 pode compre-ender duas lonas de correia concêntricas 16, 17, cada uma das quais consiste em uma ca-mada elastomérica reforçada por cordões de aço ou outros materiais apropriados, por e-xemplo, poliamida aromática, fibra de vidro, PVA, fibra de carbono, ou cordões de raion.
Dentro de cada lona de correia 16, 17, os cordões podem ser substancialmente paralelosuns aos outros. Os cordões da lona de correia mais interna radialmente 16 formam um ân-guio de entre 15 graus a 30 graus com o plano equatorial (EP) do pneumático 10. Enquantoos cordões da lona de correia mais externa radialmente 17 se estendem na direção diago-nalmente oposta aos cordões da lona de correia mais interna radialmente 16 e formam umângulo de entre -15 graus a -30 graus com o plano equatorial (EP) do pneumático 10.
Em um cordão, cada um dos fios tem seus filamentos componentes torcidos juntosum dado número de voltas por unidade de comprimento do fio (usualmente expresso emTPI) e adicionalmente os fios são torcidos juntos um dado número de voltas por unidade decomprimento do cordão. A direção de torção refere-se à direção de inclinação das espiraisde um fio ou cordão quando ele é seguro verticalmente. Se a inclinação das espirais con-forma-se em direção à inclinação da letra "S", então a torção é chamada "S" ou "mão es-querda". Se a inclinação das espirais conforma-se em direção à inclinação da letra "Z", en-tão a torção é chamada "Z" ou "mão direita". Uma direção de torção "S" ou "mão esquerda" éentendida ser uma direção oposta de uma torção "Z" ou "mão direita". "Torção de fio" é en-tendida significar a torção proporcionada a um fio antes do fio ser incorporado em um cor-dão, e "torção de cordão" é entendida significar a torção proporcionada a dois ou mais fiosquando eles são torcidos juntos um com o outro para formar um cordão. "Dtex" é entendidosignificar o peso em gramas de 10 000 metros de um fio antes do fio ter uma torção propor-cionada ao mesmo.
Uma tira enrolada helicoidalmente, formando uma camada envoltória 18, pode sersuperposta radialmente, externa à lona de correia mais externa 17 e pode estender-setransversamente sobre a porção axialmente mais larga das lonas de correia 16, 17. A tiraenrolada helicoidalmente pode ser fabricada de cordões orgânicos híbridos reforçados commaterial elastomérico como náilon. Náilon é entendido ser uma poliamida alifática 6, 4.6 ou6.6.
Reforços convencionais para envoltórios têm utilizado uma construção de náilon"por um" tal como 940/1 Dtex 4.6S TPI ("torções por polegada") ou 1400/1 Dtex 4.6S TPIcomo uma opção de custo efetivo. Realmente, uma construção "por um" com uma baixatorção e correspondente alto módulo pode controlar crescimento de pneu, limitar ondas derepouso, e obter uma boa performance de alta velocidade.
Entretanto, tais construções "por um" não obtêm certos requisitos de alta velocidadepara pneumáticos de alta performance. Assim, convencionais construções "por dois" taiscomo 1400/2 Dtex 6/6 TPI, 1400/2 Dtex 8/8 TPI1 ou 1400/2 10/10 TPI foram implementadaspara tais requisitos de alta velocidade.
Pode ser desejável utilizar uma construção "por um" para um envoltório que podesubstituir efetivamente as convencionais construções "por dois", que são de produção maiscara e exibem usualmente menor módulo. De acordo com a presente invenção, uma lonaenvoltória para um pneumático de alta performance pode ter cordões de reforço de náiloncom uma construção única de 2000-2200/1 Dtex com uma torção 1-10 TPI (S ou Z). Adicio-nalmente, de acordo com a presente invenção, uma outra lona envoltória para um pneumá-tico de alta performance pode ter cordões de reforço de náilon com uma construção únicade 2400-2600/1 Dtex com uma torção 1-10 TPI (S ou Z). Além disso, de acordo com a pre-sente invenção, ainda uma outra lona envoltória para um pneumático de alta performancepode ter cordões de reforço de náilon com uma construção única de 2700-2900/1 Dtex comuma torção de 1-10 TPI (S ou Ζ). A lona envoltória ainda pode exibir 10-35 EPI ("extremida-des por polegada") de tais cordões. Uma tal lona envoltória pode prover uma construção detecido de custo eficiente enquanto ainda obtendo performance de alta velocidade igual oumelhor comparada a construções de 1400/2 Dtex convencionais.
Ainda, a construção mais simples da lona envoltória de acordo com a presente in-venção pode permitir redução de tempo de produção de tecido e custo devido a fio de maiorDtex ser mais barato que fio de menor Dtex. Também, o maior módulo da construção delona envoltória de 2000-2200/1 Dtex de acordo com a presente invenção pode prover me-lhor performance de alta velocidade e menos "flatspotting" que as convencionais constru-ções de 1400/2 Dtex.
A tabela abaixo expressa uma comparação das características de tração de umaconstrução de cordão envoltório de 2100/1 Dtex 4.6S TPI da presente invenção e três outrasconstruções. Como a tabela ilustra, a construção de 2100/1 Dtex 4.6S TPI da presente in-venção provê aceitáveis características de tração comparada com a convencional constru-ção de cordão de 1400/2 Dtex 6/6 TPI enquanto sendo muito menos cara para produzir. A-inda, embora a construção de 2800/1 Dtex 4.6S TPI1 uma outra construção de acordo com apresente invenção, tenha características de tração mais desejáveis, ela é significantementemais cara que a construção de 2100/1 Dtex 4.6S TPI. Adicionalmente, uma construção de2500/1 Dtex 1-10 (S ou Z) TPI de acordo com a presente invenção desejavelmente propor-ciona características de tração superiores à construção de 2100/1 Dtex 4.6S TPI enquantosendo mais barata que a construção de 2800/1 Dtex 4.6S TPI.
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Em um pneumático, tal como o pneumático exemplo 10, o envoltório enrolado heli-coidalmente reforçado com náilon 18 de acordo com a presente invenção pode ser super-posto externamente sobre a lona de correia mais externa 17. A estrutura envoltória enroladahelicoidalmente 18 pode sobrepor às extremidades laterais da lona de correia radialmentemais externa 17 por uns poucos milímetros e pode prover rigidez na direção circunferencial,assim como uma uniforme distribuição de pressão sobre a superfície de banda de rodagem.
Embora a estrutura envoltória 18 descrita acima tenha uma camada, ela pode igualmentecompreender uma segunda camada localizada adjacente a e radialmente fora da primeiracamada. A segunda camada pode ter suas convoluções helicoidais com a m~]ao oposta àprimeira camada de modo que os cordões de náilon de cada camada cruzam em um ângulomuito pequeno. Com uma tal construção, as duas camadas podem ser enroladas continua-mente em sucessão sem uma ruptura na tira. As convoluções helicoidais da tira enroladahelicoidalmente, em lugar de estarem em limite com qualquer convolução adjacente, tam-bém podem ter uma relação de sobreposição com as prévias convoluções, cuja sobreposi-ção pode ser constante ou variável através da largura da estrutura de reforço de correia 15sem se fugir do espírito da presente invenção.
Ainda, é bem conhecido que convoluções helicoidais de uma construção de pneu-mático sobre um tambor cilíndrico são sujeitas a diferentes elongações durante a etapa deconformação e vulcanização do processo de fabricação de pneumático porque a expansãodo pneumático é maior na porção de centro que nas porções de ombros da estrutura de re-forço de correia. De modo a minimizar as resultantes diferenças nas trações da tira, a tira nocentro de correia pode ser enrolada com uma tensão de enrolamento muito pequena comocomparada à tensão de enrolamento usada quando fabricando a porção de ombro depneumático da tira.
Alternativamente, a superfície do tambor cilíndrico sobre a qual a tira é enrolada he-licoidalmente pode receber uma forma levemente convexa. Esta forma convexa pode con-formar tão próxima quanto possível à forma radial seccional que lona envoltória 18 podetomar no pneumático acabado, de modo a obter uma diferença de estiramento mínima entreas porções de centro e ombro da tira envoltória durante conformação e cura.
Um pneumático radial não-curado sofre uma expansão de cerca de três por centodurante a conformação no molde de pneumático. Esta conformação efetua uma pantografiados cordões das lonas de correia, e uma pré-tensão para os cordões reforçando a lona oulonas de carcaça tanto quanto estes cordões não podem deslizar ao redor de núcleos detalão. Os cordões de náilon reforçando o envoltório enrolado helicoidalmente do pneumáticoexemplo também podem ser pré-tensionados durante a operação de conformação e atravésde adequada escolha de uma dimensão de pneumático não-curado e forma de molde. Éentendido que uma temperatura de cura de 160°C a 200°C pode efetuar somente uma levecontração dos cordões de náilon, cujo efeito vem em adição à conformação.
Os resultados acima demonstram claramente a excelente performance em alta ve-locidade de pneumáticos fabricados de acordo com os ensinamentos da presente invenção.Embora uma particular forma da presente invenção tenha sido ilustrada e descrita, tambémserá aparente para aqueles versados na técnica que várias modificações podem ser feitassem se fugir do espírito e escopo da invenção. Da mesma maneira, não é pretendido que ainvenção seja limitada em qualquer maneira exceto pelas reivindicações apostas.

Claims (5)

1. Pneu pneumático, CARACTERIZADO por uma carcaça de lona radial, uma ban-da de rodagem disposta radialmente para fora da carcaça e uma estrutura de reforço coroainterposta entre a porção de banda de rodagem e a carcaça em relação circunferencial àcarcaça, a estrutura de reforço coroa incluindo uma montagem de correia tendo pelo menosuma lona de correia com cordões de reforço estendendo-se paralelos uns aos outros e umaestrutura envoltória incluindo uma camada reforçada com náilon estendendo-se transversa-mente sobre a montagem de correia e fazendo um ângulo de entre -5 graus a +5 graus comum plano equatorial do pneu, a camada reforçada com náilon incluindo cordões de náilon tendo uma construção de 2000-2200/1 Dtex, 1-10 TPI com uma densidade de extremidadede 10-35 EPI.
2. Pneu pneumático, de acordo com a reivindicação 1 CARACTERIZADO pelo fatode que a estrutura envoltória tem duas camadas com uma segunda camada localizada adja-cente a, e radialmente fora de, uma primeira camada.
3. Pneu pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fatode que a camada envoltória inclui uma tira com uma largura na faixa de entre 5 mm e 30mm.
4. Pneu pneumático, CARACTERIZADO uma carcaça de lona radial, uma bandade rodagem disposta radialmente para fora da carcaça e uma estrutura de reforço coroainterposta entre a porção de banda de rodagem e a carcaça em relação circunferencial àcarcaça, a estrutura de reforço coroa incluindo uma montagem de correia tendo pelo menosuma lona de correia com cordões de reforço estendendo-se paralelos uns aos outros e umaestrutura envoltória incluindo uma camada reforçada com náilon estendendo-se transver-salmente sobre a montagem de correia e fazendo um ângulo de entre -5 graus e +5 grauscom um plano equatorial do pneu, a camada reforçada com náilon incluindo cordões de nái-lon tendo uma construção de 2400-2600/1 Dtex, 1-10 TPI com uma densidade de extremi-dade de 10-35 EPI.
5. Pneu pneumático, CARACTERIZADO por uma carcaça de lona radial, uma banda derodagem disposta radialmente para fora da carcaça e uma estrutura de reforço de coroainterposta entre a porção de banda de rodagem e a carcaça em uma relação circunferencialà carcaça, a estrutura de reforço coroa incluindo uma montagem de correia tendo pelo me-nos uma lona de correia com cordões de reforço estendendo-se paralelos uns aos outros euma estrutura envoltória incluindo uma camada reforçada com náilon estendendo-se trans-versalmente sobre a montagem de correia e fazendo um ângulo de entre -5 graus e +5graus com um plano equatorial do pneu, a camada de reforço de náilon incluindo cordões denáilon tendo uma construção de 2700-2900/1 Dtex, 1-10 TPI com uma densidade de extre-midade de 10-35 EPI.
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