ITTO20000559A1

ITTO20000559A1 - Pneumatico radiale per trasporto pesante.

Info

Publication number: ITTO20000559A1
Application number: IT2000TO000559A
Authority: IT
Inventors: Apollinare Torresani
Original assignee: Bridgestone Firestone Tech
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2001-12-09
Also published as: US6520233B2; DE60104941D1; EP1167079A2; DE60104941T2; EP1167079B1; IT1320422B1; JP4855590B2; ES2223686T3; JP2002036815A; US20020007890A1; ITTO20000559A0; EP1167079A3

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione è relativa ad un pneumatico radiale per trasporto pesante.

In particolare, la presente invenzione è relativa ad un pneumatico radiale per trasporto pesante del tipo TBR (Truck and Bus Radiai).

Nel campo dei pneumatici, è noto di realizzare un pneumatico radiale per trasporto pesante comprendente una carcassa interna radiale definita da una tela di carcassa armata con fili metallici, generalmente di acciaio, rivestiti di materiale elastomerico, un battistrada esterno presentante due zone di spalla laterali, ed una cintura di battistrada interposta fra il battistrada e la carcassa interna e definita da un pacco di tele di battistrada fra loro sovrapposte ed armate con fili metallici inclinati rispetto ai fili radiali della tela di carcassa e provvisti di due strati dì rivestimento opposti ed esterni di materiale elastomerico.

Nei pneumatici radiali sopra descritti, è inoltre noto di disporre, in corrispondenza di ciascuna zona di spalla, un elemento anulare di riempimento di materiale elastomerico a modulo M200% relativamente ridotto e, in ogni caso, inferiore al modulo M200% dei materiali elastomerici, fra loro generalmente simili, di rivestimento delle tele di battistrada e della tela di carcassa. Il citato elemento anulare di riempimento costituisce un ammortizzatore fra un relativo bordo laterale della cintura di battistrada e la tela di carcassa, e viene introdotto al duplice scopo di aumentare la resistenza al consumo del battistrada e la durata della carcassa. Infatti, i due elementi anulari di riempimento agiscono come distributori, su tutta la superficie del battistrada, delle tensioni interne della carcassa (che altrimenti si concentrerebbero nella zona equatoriale del battistrada) massimizzando, in questo modo, l'ampiezza dell'impronta di contatto del battistrada con il suolo e, quindi, minimizzando le forze specifiche applicate ad ogni punto del battistrada ed il consumo che tali forze generano. Inoltre, i due elementi anulari di riempimento dissipano le forze che la carcassa, dilatandosi per effetto delle temperature e degli sforzi di esercizio relativamente elevati, scambia con la cintura di battistrada, per sua natura sostanzialmente inestensibile, proteggendo la carcassa stessa .

La pratica ha dimostrato che, nei pneumatici radiali sopra descritti, alle temperature e -pressioni relativamente elevate corrispondenti a condizioni particolarmente gravose di esercizio, corrisponde, almeno nella zona di minimo spessore degli elementi anulari di riempimento, ossia la zona di ciascun elemento anulare di riempimento adiacente al piano equatoriale del pneumatico, una schiacciamento sostanzialmente totale degli elementi di riempimento anulari stessi ed il completo annullamento delle loro capacità di assorbire le dilatazioni circonferenziali cicliche della tela di carcassa. Queste dilatazioni cicliche, praticamente inassorbibili da parte della cintura di battistrada, si trasformano, per la cintura di battistrada stessa, in sollecitazioni di taglio affaticanti capaci di determinare un distacco dei loro strati di rivestimento dai relativi fili di armatura, e di generare delle microfratture che, partendo in corrispondenza delle zone di distacco, si propagano attraverso il materiale degli strati di rivestimento e successivamente, senza trovare praticamente ostacolo alcuno, attraverso il materiale degli elementi anulari di riempimento fino a provocare il distacco della cintura di-battistrada dalla tela di carcassa.

Scopo della presente invenzione è di realizzare un pneumatico radiale per trasporto pesante del tipo TBR, il quale sia esente da un simile inconveniente.

In particolare, scopo della presente invenzione è di realizzare un pneumatico radiale per trasporto pesante del tipo TBR, in cui non solo sia ridotto al minimo il rischio che si verifichino, all'interno delle tele di battistrada, fenomeni di distacco dei fili di armatura dai relativi strati di rivestimento e, quindi, microfratture attraverso gli strati di rivestimento stessi, ma anche sia ridotto al minimo il rischio che le citate microfratture, nel caso si verifichino, riescano a propagarsi attraverso il materiale degli elementi anulari di riempimento.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un pneumatico radiale per trasporto pesante comprendente una carcassa interna radiale, la quale comprende, a sua volta, una tela di carcassa armata con fili metallici radiali rivestiti di un primo materiale elastomerico; un battistrada esterno presentante due zone di spalla laterali; una cintura di battistrada interposta fra il battistrada e la carcassa interna e comprendente un pacco di tele di battistrada fra loro sovrapposte ed armate con fili metallici inclinati rispetto ai fili radiali della tela di carcassa e rivestiti di un secondo materiale elastomerico presentante un modulo M200% simile a quello del detto primo materiale elastomerico, ciascuna· tela di battistrada presentando due bordi laterali, ciascuno dei quali è disposto adiacente ad una relativa detta zona di spalla; e, in corrispondenza di ciascuna detta zona di spalla, un elemento anulare di riempimento di un terzo materiale elastomerico a modulo M200% relativamente ridotto rispetto ai moduli M200% dei detti primo e secondo materiale; caratterizzato dal fatto di comprendere, inoltre, una striscia costituita di un quarto materiale elastomerico a modulo M200% relativamente elevato, ma compreso fra i moduli M200% dei detti primo e secondo materiale da una parte ed il modulo M200% del detto terzo materiale dall'altra, ed interposto fra il relativo elemento anulare di riempimento e la cintura di battistrada per fasciare almeno 1 bordi laterali di quelle delle tele di battistrada che sono affacciate all'elemento anulare di riempimento stesso.

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

La figura 1 illustra parzialmente ed in sezione trasversale un pneumatico noto;

La figura 2 illustra parzialmente ed in sezione trasversale una preferita forma di attuazione di un pneumatico secondo la presente invenzione; e

La figura 3 illustra in sca-la ingrandita un particolare della figura 2.

Con riferimento alle figure 1 e 2, con i numeri 1 e 2 sono rispettivamente indicati un pneumatico radiale TBR realizzato secondo i dettami della presente invenzione ed un corrispondente pneumatico TBR noto.

I pneumatici 1 e 2 hanno in comune una carcassa 3 interna radiale, definita da una tela 4 di carcassa, la quale è internamente rivestita da una .foglietta 5 impermeabile all'aria, ed è armata con fili 6 metallici (illustrati nella figura 3 con riferimento al pneumatico 1, ma anche presenti nel pneumatico 2), generalmente di acciaio, distribuiti su di uno strato provvisto di due strati 7 di rivestimento opposti ed esterni di materiale elastomerico . Ciascuno dei pneumatici 1 e 2 comprende, inoltre, un battistrada 8 esterno presentante due zone di spalla 9 laterali; ed una cintura 10 di battistrada interposta fra il battistrada 8 e la carcassa 3 interna e definita da un pacco di tre tele 11 di battistrada fra loro sovrapposte. Delle tre tele 11 di battistrada, quella intermedia, indicata con Ila è più larga delle altre due rispettivamente indicate con llb e Ile, di cui la tela llb armata è disposta affacciata alla carcassa 3 interna .

Le tele 11 di battistrada sono armate con fili 12 metallici (illustrati nella figura 3 con riferimento al pneumatico 1, ma anche presenti nel pneumatico 2), i quali sono inclinati rispetto ai fili 5 radiali della tela 3 di carcassa e sono distribuiti, in ciascuna tela 11 di battistrada, su di uno strato provvisto di due strati 13 di rivestimento opposti ed esterni di materiale elastomerico.

Ciascuno dei pneumatici 1 e 2 comprende, inoltre, due elementi anulari 14 di riempimento di materiale elastomerico, ciascuno dei quali presenta in sezione sostanzialmente la forma di un triangolo isoscele ed è disposto in corrispondenza di una rispettiva zona di spalla 6. In particolare, ciascun elemento anulare 14 di riempimento presenta esternamente due superfici anulari 15 e 16 ribassate, di cui la superficie 15 presenta un diametro esterno minore di quello della superficie 16, è raccordata alla superficie 16 tramite una spalla 17 anulare e si estende lungo una rispettiva porzione anulare della superficie interna della tela llb di battistrada, mentre la spalla 17 anulare si estende a contatto di un bordo laterale della tela llb di battistrada e la superficie 16 si estende lungo una rispettiva porzione anulare della superficie interna della tela Ila di battistrada che sporge lateralmente oltre la tela llb di battistrada.

Gli elementi anulari 14 di riempimento sono realizzati di un materiale presentante un modulo M200% relativamente ridotto e, in ogni caso, inferiore al modulo M200% dei materiali elastomerici, fra loro generalmente simili o identici, costituenti gli stati 7 e 13 di rivestimento delle tele 11 di battistrada e della tela 3 di carcassa.

Nel caso del pneumatico 2, le tele Ila e llb di battistrada sono disposte a diretto contatto degli elementi anulari 14 di riempimento; al contrario, nel pneumatico 1, fra ciascun elemento anulare 14 di riempimento e le tele Ila e llb di battistrada, ossia le tele di battistrada che nel pneumatico 2 sono disposte a diretto contatto degli elementi anulari 14 di riempimento, è interposta una striscia 18 costituita di un materiale elastomerico a modulo M200% relativamente elevato, ma compreso fra i moduli M200% dei materiali degli strati 7 e 13 di rivestimento da una parte ed il modulo M200% del materiale degli elementi anulari 14 di riempimento dall'altra.

In particolare, la striscia 18 viene realizzata di un materiale elastomerico presentante un modulo M200%, espresso in Mpa, compreso fra 5 e 15 e, preferibilmente fra 8 e 11.

Per quanto riguarda le sue dimensioni, ciascuna striscia 18 presenta uno spessore compreso fra 0,2 e 1,2 mm, e preferibilmente fra 0,3 e 0,9 mm, ed una larghezza preferibilmente maggiore della distanza intercorrente fra un bordo esterno della tela 11 di battistrada più stretta (nell'esempio la tela llb) ed un corrispondente bordo laterale della tela 11 di battistrada più larga (nell'esempio la tela Ila) ed in ogni caso sufficiente a rivestire i rispettivi bordi laterali di tutte le tele 11 di battistrada che nel pneumatico 2 sono disposte a diretto contatto del rispettivo elemento anulare 14 di riempimento .

Nel caso dell'esempio illustrato, ciascuna striscia 18 è montata sulla superficie esterna del relativo elemento anulare 14 di riempimento con un proprio bordo 19 laterale interno all'interno di un rispettivo bordo 20 laterale della tela llb di battistrada e con un proprio bordo 21 laterale esterno all'esterno di un rispettivo bordo 22 laterale esterno della tela Ila di battistrada .

Un esempio della composizione delle mescole degli elementi anulari 14 di riempimento (MI4) delle strisce 18 (M18) e degli strati 7 (M7) e 13 (M13) viene illustrato nella seguente tabella:

M14 MI 8 M13 M7

Gomma naturale 100 ioo 100 100

Nero fumo 32.5 55.0 65.0 65.0

Ossido di zinco 3.5 6.0 9.0 9.0

Zolfo 3.0 6.0 6.0 6.0

Accelerante 0.6 0.8 0.8 0.8

Acido stearico 1 3 2 2

Olio aromatico 12 8 4 4

Cera 1 2.5 2.5 2.5

TBBS 1 1 0.6 0.6

MBTS 0.5 0.3 0.3

DPG 1.5 0.2 0.2

6PPD 1 5 5 5

Le caratteristiche dei componenti in tabella sono: Gomma naturale = tipo TSR20 (Thaitech Rubber)

Ossido di zinco = tipo OSSIDO DI ZINCO SIGGILLO VERDE (ZINOX SRL)

Zolfo = tipo GROUND SULPHUR (SOLVAY BARIUM STRONZIUM GMBH)

Cera = tipo ANTIOZONANT WAX 6065 (SCHUMANN SASOL GMBH & CO KG)

Acido stearico = tipo INDUSTRENE R (WITCO)

Olio aromatico = tipo ESAR 90DEN (AGIP PETROLI)

TBBS = SANTOCURE TBBS (FLEXIS)

MBTS = PERKACIT MBTS (FLEXIS)

DPG = PERKACIT DPG (FLEXIS)

6PPD = SANTOFLEX 6PPD (FLEXIS)

Con riferimento all'esempio:

i sistemi antiossidanti utilizzati possono essere differenti da quelli indicati, ma le loro quantità non eccedono 1 phr;

i sistemi di plasticizzazione, vulcanizzazione ed attivazione utilizzati possono essere sostituiti con sistemi indicati come equivalenti sui cataloghi dei produttori di componenti

La tabella seguente illustra i risultati delle prove di laboratorio eseguite su campioni delle tre mescole prese in considerazione:

MI4 M18 M13 M7

Allungamento a rottura 554% 495% 395 395

Modulo (a 200% di 5.71 10.00 12.37 12.37

allungamento) in Mpa

Con riferimento a questa tabella, il modulo M200% è stato misurato con il metodo ETM 106 equivalente al metodo ASTM D412-97.

L'inserimento, nel pneumatico 1, delle strisce 18 fra la cintura 10 di battistrada e la carcassa 3 permette di assorbire le sollecitazioni di taglio affaticanti che, altrimenti, si scaricherebbero sulle tele 11 di battistrada, e di ridurre le tensioni in corrispondenza dei bordi 20 e 22. In questo modo risulta possibile non solo ridurre la possibilità che gli strati 13 di rivestimento delle tele 11 di battistrada si distacchino dai relativi fili 12, con conseguente possibilità di generare delle microfratture attraverso gli strati 13 stessi, ma anche rallentare la propagazione di microfratture che dovessero ancora formarsi. Infatti, le strisce 18 offrono una resistenza ben maggiore di quella offerta dagli elementi anulari 14 di riempimento alla propagazione di tali microfratture e, in ogni caso, tendono a deviarle in modo da evitare il distacco della cintura di battistrada dalla tela 4 di carcassa .

Secondo varianti non illustrate, le strisce 18 sono così estese in larghezza da toccarsi in corrispondenza di un piano 23 equatoriale del pneumatico 1 (in questo caso le due strisce 18 possono essere sostituite da un'unica striscia di larghezza doppia interposta fra la carcassa 3 interna e tutta la cintura 10 di battistrada) e/o da rivestire totalmente le superfici esterne degli elementi anulari 14 di riempimento.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Pneumatico (1) radiale per trasporto pesante comprendente una carcassa (3) interna radiale, la quale comprende, a sua volta, una tela (4) di carcassa armata con fili (6) metallici radiali rivestiti di un primo materiale elastomerico; un battistrada (8) esterno presentante due zone (9) di spalla laterali; una cintura (10) di battistrada interposta fra il battistrada (.8) e la carcassa (3) interna e comprendente un pacco di tele (11) di battistrada fra loro sovrapposte ed armate con fili (12) metallici inclinati rispetto ai fili (6) radiali della tela (4) di carcassa e rivestiti di un secondo materiale elastomerico presentante un modulo M200% simile a quello del detto primo materiale elastomerico, ciascuna tela (11) di battistrada presentando due bordi laterali, ciascuno dei quali è disposto adiacente ad una relativa detta zona (9) di spalla; e, in corrispondenza di ciascuna detta zona di spalla, un elemento anulare (14) di riempimento di un terzo materiale elastomerico a modulo M200% relativamente ridotto rispetto ai moduli M200% dei detti primo e secondo materiale; caratterizzato dal fatto di comprendere, inoltre, una striscia (18) costituita di un quarto materiale elastomerico a modulo M200% relativamente elevato, ma compreso fra i moduli M200% dei detti primo e secondo materiale dà una parte ed il modulo M200% del detto terzo materiale dall'altra, ed interposto fra il relativo elemento anulare (14) di riempimento e la cintura (10) di battistrada per fasciare almeno i bordi (20, 22) laterali di quelle (11a, 11b) delle tele (11) di battistrada che sono affacciate all'elemento anulare (14) di riempimento stesso . 2. ~ Pneumatico secondo la rivendicazione 1, in cui le dette tele (11) di battistrada sono disposte centrate rispetto ad un piano (23) equatoriale del pneumatico stesso e presentano larghezze differenti; ciascuna detta striscia (18) presentando una larghezza maggiore di una distanza intercorrente fra un bordo (20) laterale della tela (llb) di battistrada più stretta ed un corrispondente bordo (22) laterale della tela (Ila) di battistrada più larga. 3.- Pneumatico secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui ciascuna striscia (18) presenta uno spessore compreso fra 0,2 e 1,2 mm. 4.- Pneumatico secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui ciascuna striscia (18) presenta uno spessore compreso fra 0,3 e 0,9 mm. 5.- Pneumatico secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui il detto quarto materiale elastomerico presenta un modulo M200%, espresso in Mpa, compreso fra 5 e 15. 6.- Pneumatico secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui il detto quarto materiale elastomerico presenta un modulo M200%, espresso in Mpa, compreso fra 8 e 11.