BR112014001983B1

BR112014001983B1 - Pneu com banda de rodagem com densidade de ranhura transversal variável e coroa redonda

Info

Publication number: BR112014001983B1
Application number: BR112014001983-5A
Authority: BR
Inventors: Cyrill Guichon; Olivier Piffard; Ronald Hobart Thompson
Original assignee: Compagnie Générale Des Etablissements Michelin
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2020-06-16
Also published as: EP2736736A4; WO2013015799A1; MX2014001062A; BR112014001983A8; CN103732422A; CN103732422B; US20140150940A1; BR112014001983A2; EP2736736B1; MX347381B; EP2736736A1; JP2014523836A; JP6109827B2

Abstract

pneu com banda de rodagem com densidade de ranhura transversal variável e coroa redonda esta invenção se refere geralmente a pneus tendo bandas de rodagem que têm uma configuração e/ou propriedades para manter o desempenho na aquaplanagem, desempenho de frenagem a seco e melhor resistência ao desgaste, e, mais especificamente, a um pneu que tem uma banda de rodagem que tem uma densidade de lamela variável, isto é, uma densidade mais alta de lamela em sua porção central e uma densidade mais baixa de lamela em suas porções de ombro, bem como uma coroa redonda com uma predeterminada inclinação de perfil inflado. outra modalidade da presente invenção inclui ainda a adição de um elemento que provê mais rigidez estrutural através da coroa de um pneu, tal como melhores compromissos entre aquaplanagem, frenagem a seco, e desempenhos de desgaste podem ser obtidos

Description

“PNEU COM BANDA DE RODAGEM COM DENSIDADE DE RANHURA TRANSVERSAL VARIÁVEL E COROA REDONDA” FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Campo da Invenção

[0001] Esta invenção refere-se de forma geral a pneus com bandas de rodagem que têm uma configuração e/ou propriedades para a manutenção do desempenho de aquaplanagem, desempenho de frenagem a seco e resistência ao desgaste melhorada, e, mais especificamente, a um pneu que tem uma banda de rodagem que tem uma densidade de ranhura transversal variável, isto é, uma densidade de ranhura transversal maior em sua porção central e uma densidade de ranhura transversal menor em suas porções de ombro, bem como uma coroa redonda com uma inclinação de perfil inflado predeterminada. Outra modalidade da presente invenção inclui ainda a adição de um membro que fornece mais rigidez estrutural sobre a coroa de um pneu, tal que ajustes melhores entre os desempenhos de aquaplanagem, frenagem a seco e de desgaste podem ser obtidos.

Descrição da Técnica Relacionada

[0002] Aqueles versados na técnica estão familiarizados com o compromisso inerente na projeção de um pneu que tenha uma longa vida útil de desgaste e um bom desempenho de aquaplanagem. Por exemplo, uma pegada quadrada no remendo de contato de um pneu em uso é geralmente considerada ideal para a obtenção de uma longa vida útil de desgaste. Essa pegada confere um comprimento de nervura equivalente no remendo de contato, que é geralmente necessário a fim de projetar uma rigidez de nervura homogênea na direção X ou longitudinal do pneu em cada nervura encontrada por toda a largura da banda de rodagem. Isso é desejável, para que, quando um torque de direção é aplicado ao pneu, cada nervura experimenta aproximadamente a mesma quantidade de estresse na direção X do pneu. Este equilíbrio de estresses X geralmente resulta num desgaste uniforme nas nervuras, que aumenta a vida útil de desgaste geral da banda de rodagem do pneu. Essa pegada quadrada é mostrada na Figura 1.

[0003] Por outro lado, uma pegada mais redonda ou oval, como mostrada na

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Figura 2, é ideal para obter bom desempenho de aquaplanagem. Essa forma facilita a evacuação da água em torno da pegada do pneu, semelhante, em princípio, à separação da água pela proa de um navio. Isto, por sua vez, resulta em uma velocidade maior na qual a aquaplanagem começa. No entanto, isto é geralmente prejudicial para o desempenho de desgaste, devido às nervuras do centro no remendo de contato serem muito mais longas do que as nervuras do ombro. Isto significa que a rigidez X ou longitudinal é maior nas nervuras do centro do que nas nervuras do ombro. Portanto, para um determinado torque aplicado a uma roda, a nervura do centro desenvolverá mais estresse na direção X. Como consequência, a nervura do centro desgastará mais rápido do que a nervura do ombro. Então, o desgaste desigual resulta com as nervuras do centro desgastando antes do ombro. Este fenômeno leva a uma vida útil de desgaste mais curta para a banda de rodagem de um pneu.

[0004] Atualmente, existem várias maneiras de melhorar o desempenho de aquaplanagem ou o desempenho de desgaste do pneu, que estão em contradição um com o outro. A modificação da pegada, conforme descrita acima, é uma solução que geralmente melhora um desempenho, enquanto afetar negativamente o outro desempenho. De forma semelhante, um projetista de pneu pode adicionar mais espaço vazio à banda de rodagem, adicionando mais sulcos longitudinais ou aumentando o espaço vazio de tais sulcos para melhorar o desempenho de aquaplanagem do pneu, mas isto resultará em menos área de superfície de contato no remendo de contato, o que leva a estresses X maiores e desgaste mais rápido da banda de rodagem. Do mesmo modo, um projetista de pneu pode melhorar o desempenho de desgaste de uma banda de rodagem, modificando as propriedades do composto da banda de rodagem. Por exemplo, um composto de módulo maior pode ser mais resistente ao desgaste, levando ainda a um desempenho mais fraco na frenagem a seco.

[0005] Nesse sentido, é desejável encontrar uma construção para a banda de rodagem de um pneu que seja capaz de manter uma taxa de desgaste equivalente por toda a banda de rodagem, enquanto mantém, ao mesmo tempo, o desempenho de aquaplanagem do pneu. Além disso, seria vantajoso se a solução mantivesse o

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3/17 desempenho de tração a seco também.

Sumário da Invenção

[0006] Em uma modalidade, a presente invenção inclui um aparelho que compreende uma banda de rodagem para uso com um pneu, definindo as direções laterais e longitudinais. A banda de rodagem tem regiões centrais e de ombro e elementos da banda de rodagem que estão localizados em suas regiões centrais e de ombro. A distância de uma ranhura transversal a uma ranhura transversal adjacente em um elemento da banda de rodagem encontrado na região do centro está na faixa de 5 - 9 mm e a distância entre uma ranhura transversal e uma ranhura transversal adjacente em um elemento da banda de rodagem encontrado em uma região do ombro está na faixa de 15 - 35 mm. Ao mesmo tempo, a inclinação do perfil inflado está na faixa de 5 - 9 mm, conforme medida a partir do centro da banda de rodagem até uma borda da largura da banda de rodagem do rolamento.

[0007] Em algumas modalidades, um pneu que usa esta densidade variável de ranhura transversal e inclinação do perfil inflado compreende ainda uma sub-banda de rodagem perfilada tendo pelo menos uma redução de espessura de 1 mm a partir da região do ombro da sub-banda de rodagem até a região do centro da sub-banda de rodagem e um aumento do módulo de pelo menos três vezes aquele da borracha da banda de rodagem e, em alguns casos, a redução da espessura é, na verdade, de 2 mm e o aumento do módulo é de pelo menos quatro vezes aquele da borracha da banda de rodagem. Quando uma sub-banda de rodagem perfilada é usada, o pneu pode compreender ainda uma primeira, segunda e terceira correia rompedora, em que o ângulo das cordas da terceira correia é colocado em um ângulo de pelo menos 60 graus em relação à direção longitudinal do pneu. A terceira correia também pode ter um módulo em compressão de pelo menos 30.000 MPa e uma largura que varia de sendo tão larga como a segunda correia a sendo 45 mm menor em largura que a segunda correia, e pode realmente ser 30 mm menor que a largura da segunda correia. Esta terceira correia pode ser posta radialmente para fora da segunda correia. Em certos casos, o ângulo das cordas varia de 65 a 90 graus. Em algumas modalidades, as cordas são feitas de um reforço de compósito de vidro e resina.

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[0008] Em algumas aplicações do pneu, o tamanho do pneu usando esta densidade variável de ranhura transversal e inclinação do perfil inflado é um pneu de tamanho 205/55R16 ou um pneu de tamanho 245/45R17.Em alguns casos, quando o pneu é um pneu de tamanho 205/55R16, o raio da coroa da banda de rodagem é 650 mm, quando inflado. Em outros casos, quando o pneu é um pneu de tamanho 245/45R17, o raio da coroa da banda de rodagem é 450 mm, quando inflado.

[0009] Em determinadas modalidades, quando uma densidade variável da ranhura transversal é usada, a distância entre uma ranhura transversal e uma ranhura transversal adjacente encontrada na região do centro da banda de rodagem é de 6 mm e a distância entre uma ranhura transversal e uma ranhura transversal adjacente em um elemento da banda de rodagem encontrado na região do ombro da banda de rodagem é de 20 mm. Os elementos da banda de rodagem podem ser blocos ou nervuras.

[0010] Os precedentes e outros objetivos, recursos e vantagens da invenção estarão evidentes a partir das seguintes descrições mais detalhadas das modalidades particulares da invenção, conforme ilustrado nos desenhos acompanhantes, em que números de referência semelhantes representam partes semelhantes da invenção. Descrição Detalhada dos Desenhos

[0011] A FIG. 1 é um exemplo de uma pegada quadrada de um pneu que é geralmente considerada a melhor para o desempenho de desgaste do pneu.

[0012] A FIG. 2 é um exemplo de uma pegada arredondada ou oval de um pneu que é geralmente considerada a melhor para o desempenho de aquaplanagem do pneu.

[0013] A FIG. 3 é uma vista seccional de metade de um pneu que tem uma construção padrão com uma sub-banda de rodagem que não está perfilada.

[0014] A FIG. 4 é uma vista seccional de metade de um pneu que tem uma construção melhorada, de acordo com um aspecto da presente invenção, com uma sub-banda de rodagem que está perfilada.

[0015] A FIG. 5 retrata as contribuições relativas à rigidez ao cisalhamento do topo de um pneu da banda de rodagem e da sub-banda de rodagem.

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[0016] A FIG. 6 é um gráfico que mostra a relação não linear entre a razão B/H dos elementos da banda de rodagem do pneu para um coeficiente de amaciamento K, conforme calculado pela Eq. 4.

[0017] A FIG. 7 é uma vista superior parcial de uma banda de rodagem que exibe densidade de ranhura transversal variável, de acordo com um aspecto da presente invenção.

[0018] A FIG. 8 é um gráfico que mostra a relação não linear entre a distância entre a ranhura transversal e a tração na neve.

[0019] A FIG. 9 é uma pegada da banda de rodagem que tem densidade de ranhura transversal variável que é mostrada na FIG. 7.

[0020] A FIG. 1O é um gráfico que mostra as forças X experimentadas por cada uma das nervuras da banda de rodagem da FIG. 7.

[0021] A FIG. 11 é uma pegada de um pneu que não tem uma sub-banda de rodagem perfilada e esta tem uma forma arredondada que é bem adequada para o bom desempenho de aquaplanagem de um pneu.

[0022] A FIG. 12 é uma pegada de um pneu que tem uma sub-banda de rodagem perfilada e que esta tem uma forma arredondada que é bem adequada para o bom desempenho de aquaplanagem de um pneu.

[0023] A FIG. 13 é um gráfico que mostra a rigidez X relativa das nervuras dos pneus ilustrados nas FIGS. 10 e 11.

[0024] A FIG. 14 é uma vista seccional de uma metade de um pneu que tem uma terceira correia rompedora, de acordo com outro aspecto da presente invenção, localizada exteriormente na direção Z a partir das primeira e segunda correias rompedoras.

[0025] A FIG. 15 é uma vista seccional de uma metade de um pneu que tem uma camada de reforço localizada adjacente à carcaça abaixo das primeira e segunda correias rompedoras.

[0026] A FIG. 16 é um desenho produzido, usando uma simulação de FEA que mostra a rigidez aumentada da banda de rodagem que é fornecida, usando uma terceira correia rompedora adequadamente configurada.

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[0027] A FIG. 17 são os resultados de FEA que mostram a compressão experimentada pela terceira correia rompedora, quando a banda de rodagem encontra a água.

[0028] A FIG. 18 é um gráfico produzido pela FEA que mostra uma melhoria prevista no desempenho de aquaplanagem entre um pneu que tem e que não tem uma terceira correia rompedora que esteja adequadamente configurada.

DEFINIÇÕES

[0029] Por elemento da banda de rodagem, entende-se qualquer tipo ou forma de um recurso estrutural encontrado na banda de rodagem que entra em contato com o chão. Exemplos de elementos da banda de rodagem incluem os blocos e nervuras da banda de rodagem.

[0030] Por nervura, entende-se um elemento da banda de rodagem que percorre substancialmente na direção longitudinal X do pneu e que não é interrompido por quaisquer sulcos que percorrem em uma direção substancialmente lateral Y ou quaisquer outros sulcos oblíquos aos mesmos.

[0031] Pelo bloco da banda de rodagem, entende-se um elemento da banda de rodagem que tem um perímetro que é definido por um ou mais sulcos, criando uma estrutura isolada na banda de rodagem.

[0032] A direção longitudinal ou circunferencial, X, é a direção do pneu ao longo da qual ele rola ou gira e que é perpendicular ao eixo de rotação do pneu.

[0033] A direção lateral, Y, é a direção do pneu ao longo da largura de sua banda de rodagem que é substancialmente paralela ao eixo de rotação do pneu. No entanto, por sulco lateral, entende-se qualquer sulco cuja direção geral ou eixo de giro forma um angulo com a direção puramente lateral que é menos 45 graus.

[0034] A direção radial, Z, é a direção de um pneu, conforme visto de seu lado, que é paralela à direção radial da forma geralmente anular do pneu e é perpendicular à direção lateral do mesmo.

[0035] Por elemento da banda de rodagem central, entende-se qualquer elemento da banda de rodagem localizado dentro dos 60% centrais da largura da banda de rodagem que entra em contato com a estrada durante o uso normal do pneu. Por

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7/17 elemento da banda de rodagem do ombro, entende-se qualquer elemento da banda de rodagem localizado dentro de 40% externos à largura da banda de rodagem que entra em contato com a estrada durante o uso normal do pneu. Para uma banda de rodagem simétrica, as regiões de ombro constituem o 20% externos à largura da banda de rodagem em cada lado do plano médio do pneu. Para uma banda de rodagem com cinco nervuras de largura substancialmente igual na direção Y lateral do pneu, as três nervuras médias são as nervuras centrais e as duas nervuras externas são as nervuras do ombro. É contemplado que essas regiões podem ser ajustadas dependendo de outros fatores, tais como onde as forças positivas ou de direção e as forças negativas ou de frenagem são tipicamente experimentadas em um pneu durante o uso normal.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PARTICULARES

[0036] As modalidades da presente invenção incluem construções que modificam a rigidez dos elementos da banda de rodagem encontrados na banda de rodagem de um pneu a fim de romper o ajuste encontrado entre os desempenhos de desgaste e de aquaplanagem. Em certos casos, a tração a seco também é mantida. Deve ser notado que uma, toda, ou qualquer combinação das modalidades discutidas abaixo pode ser satisfatória para obter esses desempenhos desejados, dependendo da aplicação. Além disso, essas técnicas podem ser usadas sobre inúmeros elementos da banda de rodagem, incluindo blocos e nervuras da banda de rodagem.

[0037] Olhando as Figuras 3 e 4, uma metade de uma construção padrão da banda de rodagem para um pneu de tamanho 205/55R16 que não tem uma sub- banda de rodagem perfilada 100 e uma metade de uma que tem uma sub-banda de rodagem perfilada 200 para um pneu de tamanho 205/55R16, de acordo com um aspecto da presente invenção são mostradas, respectivamente. Os pneus discutidos neste documento e que estão retratados nas Figuras 3 e 4, definem as direções longitudinal X, lateral Y e radial Z. Como será explicado posteriormente, a forma e as propriedades desta sub-banda de rodagem melhorada 200 ajudam a equilibrar as rigidezes do elemento da banda de rodagem na direção X ou longitudinal pela largura da banda de rodagem. Isto permite a criação de uma pegada mais redonda para um desempenho

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8/17 de aquaplanagem melhorado, sem aumentar as forças/estresses X nos elementos da banda de rodagem central que levam a uma vida útil de desgaste mais curta da banda de rodagem do pneu. Focando na Figura 3, uma sub-banda de rodagem 100 que tem uma espessura relativamente constante de 2,2 mm e um módulo de extensão que é relativamente próximo daquele da banda de rodagem são mostrados. Ao contrário, a sub-banda de rodagem 200 da Figura 4 tem uma espessura de 2,2 mm nas regiões do ombro, que reduz a zero, conforme se aproxima da linha de centro CL do pneu. O módulo desta sub-banda de rodagem é pelo menos três vezes e, preferencialmente, quatro vezes aquele da borracha da banda de rodagem. A vantagem desta construção é a seguinte.

[0038] O objetivo do inventor em usar esta construção é permitir a criação de uma pegada otimizada para a aquaplanagem, conforme mostrado na Figura 2, enquanto mantém as rigidezes da nervura equivalentes. A espessura variável, a sub-banda de rodagem de alto módulo é um elemento do projeto da capacitação. Essa sub-banda de rodagem aumenta a rigidez ao cisalhamento no plano X-Z na região do ombro, que tem um efeito sobre as forças/estresses X experimentadas pelos elementos da banda de rodagem associados, conforme será descrito posteriormente. Com referência à Figura 5, a rigidez do cisalhamento X-Z da banda de rodagem e o compósito da subbanda de rodagem, Geq, podem ser aproximados pela Eq. 1:

c ^Τ''^Τγ b_eq +

Eq.1;

onde T1 é a espessura da banda de rodagem na direção Z, G1 é a rigidez ou módulo de cisalhamento da banda de rodagem, T2 é a espessura da sub-banda de rodagem na direção Z e G2 é a rigidez ou módulo de cisalhamento da sub-banda de rodagem. [0039] De forma semelhante, a rigidez da nervura na direção X, Kx, pode então ser equiparada para cada elemento da banda de rodagem, usando a Eq. 2:

L * W * CSR

K_x = G_e^ Eq.2;

+ onde L é o comprimento do elemento da banda de rodagem na direção X, W é a largura do elemento da banda de rodagem na direção Y, T1 é a espessura da banda

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Eq.3;

de rodagem na direção Z, T2 é a espessura da sub-banda de rodagem na direção Z e CSR é a razão da superfície de contato entre o elemento da banda de rodagem e a área aparente no remendo de contato da banda de rodagem.

[0040] Adicionalmente, o inventor usou outra técnica para modificar a rigidez do elemento da banda de rodagem na direção X. Isto envolve o uso de ranhuras transversais no elemento da banda de rodagem para alterar a rigidez de cisalhamento, G1, do elemento da banda de rodagem da seguinte maneira. Esta rigidez ou módulo de cisalhamento pode ser calculado pela Eq. 3:

„ _ ^borracha onde a Gborracha é o módulo de cisalhamento da borracha isotrópica usada no elemento da banda de rodagem e K é um fator de amaciamento que é responsável pela complacência do dobramento adicional. Isto pode ser calculado, usando a Eq. 4:

^K = ^{1 +} 9(β/Η)^{2 EqA};

onde B é a dimensão de base do elemento da banda de rodagem na direção X e H é a dimensão da altura do elemento da banda de rodagem na direção Z.

[0041] A Figura 6 mostra um gráfico que retrata a relação de K versus B/H, conforme calculado usando a Eq. 4. Para as razões de B/H que são maiores que 2 (por exemplo, um bloco da banda de rodagem que tem uma dimensão de base de 16 mm e uma dimensão de altura de 8 mm), quase não há amolecimento da banda de rodagem devido ao dobramento. No entanto, para uma razão de B/H de 0,5, K é cerca de 1,9, significando que a rigidez de cisalhamento equivalente G1 será reduzida quase por um fator de 2, comparada ao que teria sido se o elemento da banda de rodagem fosse uma nervura sólida.

[0042] Esta técnica pode ser aplicada a nervuras e blocos da banda de rodagem iguais. Quando aplicado a uma nervura, a dimensão de base é a distância entre uma ranhura transversal e uma ranhura transversal adjacente encontrada dentro da nervura. Quando aplicado a um bloco da banda de rodagem, a dimensão de base é a distância de uma ranhura transversal a uma ranhura transversal adjacente encontrada dentro do bloco da banda de rodagem ou a um sulco que define a borda de um bloco

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10/17 da banda de rodagem.

[0043] Esta técnica pode ser usada para fazer com que cada elemento da banda de rodagem tenha uma rigidez de cisalhamento equivalente para um desgaste uniforme. Se a razão de B/H é igual para cada elemento da banda de rodagem pela largura da banda de rodagem na direção Y, em seguida, o comprimento de cada um desses elementos da banda de rodagem no remendo de contato deve ser igual e um remendo de contato de forma quadrada é imposto. isto leva a uma resistência fraca à aquaplanagem para o pneu. Quando a razão de B/H é maior no elemento da banda de rodagem do ombro, em comparação com o elemento da banda de rodagem central, então, o comprimento do elemento da banda de rodagem do ombro no remendo de contato pode ser reduzido, em comparação ao comprimento do elemento da banda de rodagem central, enquanto ainda mantém uma rigidez de cisalhamento equivalente entre esses elementos da banda de rodagem. Assim, pode ser usada uma pegada mais redonda que seja boa para o desempenho de aquaplanagem, sem comprometer o desempenho de desgaste.

[0044] Por exemplo, um elemento da banda de rodagem central sob a forma de uma nervura pode ter as seguintes dimensões: H = Ti = 8 mm e B/H = 0,6. Então, conforme indicado pela Figura 4, K = 1,6, dado que T2 = 2 mm e G = 1 MPa e W = 20 mm, enquanto CSR = 0,8. Em seguida, usando as Eqs. 1 a 3, a rigidez da nervura do centro Kx ctr = 1,08 Lctr. Usando a mesma CSR e largura para um elemento da banda de rodagem do ombro que também assume a forma de uma nervura, mas usando uma razão de B/H que é igual a 2, K se torna 1,05 a partir da Figura 4. Novamente, usando as Eqs. 1 a 3, Kx shl = 1,53 Lshl. Uma vez que é desejável que Kx shl deva se igualar a Kx ctr, podemos calcular que Lshl = 0,71 Lctr. Então, para este exemplo, a nervura do ombro pode ser 29% menor no remendo de contato do que a nervura do centro, gerando uma pegada mais redonda que é melhor para o desempenho de aquaplanagem, enquanto um desempenho de desgaste da banda de rodagem uniforme é mantido.

Modalidade I - Densidade de Ranhura Transversal Variável

[0045] Conforme já discutido, diminuindo a densidade da ranhura transversal no

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11/17 elemento da banda de rodagem do ombro, em comparação ao elemento da banda de rodagem central, um pode preferencialmente enrijecer o elemento da banda de rodagem do ombro e amaciar os elementos da banda de rodagem centrais. A Figura 7 mostra um exemplo disto aplicado a um pneu com cinco nervuras. A distância, Dctr de uma ranhura transversal a uma ranhura transversal adjacente para as nervuras centrais 202, foi de cerca de 5,5 mm, enquanto a distância, Dshl, de uma ranhura transversal a uma ranhura transversal adjacente para as nervuras do ombro 204, foi cerca de 25 mm. Esta forma é relativamente quadrada, mas pode ser feita mais arredondada, adicionando uma inclinação inflada adequada, Ddrp. de aproximadamente 5 - 9 mm (vide a Figura 4 para ver como isto é medido). Geralmente, a inclinação pode ser ajustada a fim de tornar o comprimento do elemento da banda de rodagem do ombro 70 - 80% do comprimento do elemento da banda de rodagem central, para que o desempenho de aquaplanagem melhorado possa ser mantido. Portanto, esta modalidade mostra principalmente a capacidade de uma densidade de ranhura transversal variável em melhorar as características de desgaste. As modalidades adicionais mostrarão como isto pode ser combinado a outros elementos do projeto, como uma coroa mais redonda, para melhorar simultaneamente o desempenho de aquaplanagem.

[0046] Além de ajudar a romper o ajuste entre os desempenhos de desgaste e de aquaplanagem, uma densidade de ranhura transversal variável também é útil para romper o ajuste entre a tração na neve e a seco. A Figura 8 retrata a relação entre distância a distância da ranhura transversal ou EIL (eixo x} e o desempenho da tração na neve ou giro GM (eixo y). Esta relação não é linear, o que significa que ter as nervuras centrais com uma pequena distância entre as ranhuras transversais ajuda a ganhar tração na neve, enquanto ter uma grande distância entre as ranhuras transversais nas nervuras do ombro, que geralmente transporta mais carga em frenagem a seco, ajuda a melhorar a tração a seco. Consequentemente, há um ajuste melhor entre a tração na neve e a seco, usando uma densidade de ranhura transversal variável entre as porções centrais e do ombro do pneu.

[0047] Os pneus que usam o padrão de banda de rodagem mostrados na Figura

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12/17 foram feitos e testados para encontrar as forças no remendo de contato e eles também foram testados no desempenho de desgaste contra um pneu de evidência. A Figura 9 mostra a pegada real do pneu da banda de rodagem tendo uma densidade de ranhura transversal variável para uma carga vertical Z de 420 DaN e uma pressão de inflação de 2,2 bars. As ranhuras transversais do centro não são vistas na impressão da tinta porque elas estão fechadas quando estão no remendo de contato. As forças X medidas na área de contato são mostradas na Figura 1O para o caso onde a força X total aplicada ao pneu era de 100 DaN. Observe que as nervuras do ombro desenvolveram forças de direção mais fortes do que as nervuras do centro, indicando que uma melhoria no desgaste da banda de rodagem deve ser obtenível. [0048] Esses pneus foram testados para o desgaste contra um pneu de produção atual que é também um pneu de tamanho 205/55R16. Mesmo que o pneu de produção atual tenha uma profundidade de banda de rodagem de 9 mm versus uma profundidade de banda de rodagem de 8 mm para os pneus tendo uma densidade de ranhura transversal variável, os pneus com uma densidade de ranhura transversal variável exibiram uma melhoria de 8% no desenvolvimento do desgaste de gravidade média, em comparação com o pneu de produção atual. Além disso, houve uma melhora de 17% no desenvolvimento do desgaste de gravidade alta também. O raio da coroa do pneu deste tamanho foi de 450 mm.

[0049] Resultados semelhantes foram obtidos para um pneu 245/45R17, usando simulações de FEA que tinham variações semelhantes na densidade de ranhura transversal. Para esse cenário, há um aumento de 20% na largura da banda de rodagem de rolamento e pequena alteração na altura da seção, mas a variação na densidade da ranhura transversal, bem como um perfil de inclinação inflado, conforme discutido acima, eram praticamente os mesmos. O raio da coroa do pneu deste tamanho foi de 650 mm. Isto mostra a versatilidade da presente invenção.

Modalidade lI - Sub-Banda de Rodagem Perfilada com uma Densidade de Ranhura Transversal Variável e uma Coroa Redonda

[0050] Os pneus que têm as arquiteturas mostradas nas vistas de seção transversais das Figuras 3 e 4 foram fabricados e testados. O projeto da banda de

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13/17 rodagem desses pneus também incluiu uma densidade de ranhura transversal variável, onde Dshl era de 24 mm e Dctr foi de 5 mm (vide a Figura 7 para ver como essas dimensões são medidas). A pegada resultante do projeto padrão da Figura 3 é mostrada na Figura 11. Esta forma é bastante redonda para proporcionar um bom desempenho de aquaplanagem, como a nervura central é significativamente maior do que a nervura do ombro. De forma semelhante, a pegada resultante do projeto tendo uma sub-banda de rodagem perfilada da Figura 4 é mostrada na Figura 12. Esta pegada também é bastante redonda com a nervura central que mostra um comprimento aumentado, em comparação à nervura do ombro. Isto indica que o desempenho de aquaplanagem para os dois pneus é substancialmente semelhante. Para o projeto modificado, o módulo da sub-banda de rodagem era cerca de 12 MPa, enquanto que o módulo da banda de rodagem era cerca de 3 MPa. Portanto, o módulo da sub-banda de rodagem era cerca de quatro vezes tanto quanto o módulo da banda de rodagem.

[0051] Voltando-se agora para a Figura 13, a rigidez da nervura da arquitetura padrão com densidade de ranhura transversal variável e a arquitetura modificada com densidade de ranhura transversal variável são mostradas pela largura da banda de rodagem do pneu. O gráfico dá a força X por nervura carregada para o caso de uma força X total de 100 DaN. Como pode ser visto, a arquitetura padrão tem uma força X maior na nervura central, em comparação à arquitetura modificada. A força X da nervura do centro é cerca de 21 % maior que a força X da nervura do ombro, no entanto, o comprimento da nervura do centro é 31 % mais longo que o comprimento da nervura do ombro. Mesmo com esta arquitetura padrão, o projeto da banda de rodagem de densidade de ranhura transversal variável confere uma melhoria moderada na homogeneidade da rigidez da nervura. No entanto, aqueles versados na técnica irão reconhecer que a força X maior do centro indica um provável desgaste do centro no eixo de direção de uma tração dianteira ou tração traseira de um veículo. Por outro lado, quando a arquitetura modificada é sobreposta com a densidade de ranhura transversal variável, resulta na distribuição de força mais homogênea da Figura 13. Na verdade, as nervuras do ombro carregam ligeiramente mais força do que as três

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14/17 nervuras do centro. Novamente, aqueles versados na técnica reconhecerão que esta é preferencial para reduzir uma forma irregular de desgaste, chamada desgaste das extremidades. Ter uma nervura de ombro mais rígida, no contexto de uma pegada redonda, é um benefício exclusivo e vantajoso da invenção, conforme descrito neste documento.

Modalidade III - Adição de uma Terceira Correia Rompedora

[0052] Em algumas aplicações de pneu, é benéfico usar uma borracha de banda de rodagem macia, uma vez que isto ajuda os desempenhos do pneu, como a tração. No entanto, isto pode ter um impacto negativo no desempenho de aquaplanagem, uma vez que isto torna a banda de rodagem mais maleável. Nesse sentido, o inventor testou os pneus que tinham uma terceira correia rompedora 206, localizada externa e radialmente na direção Z da primeira e segunda correias 208, 210 (vide a Figura 14) para ver se isso poderia compensar a perda do desempenho de aquaplanagem associado a uma borracha da banda de rodagem mais macia, enquanto permite que o ganho na tração ainda seja realizado.

[0053] Conforme mostrado pela tabela 1, cinco cenários foram testados. O primeiro cenário foi um pneu de referência com uma borracha de banda de rodagem de módulo médio. O segundo cenário era um pneu com uma borracha de banda de rodagem que era mais macia ou que tinha um módulo menor que o pneu de referência. O terceiro cenário usou um pneu que era essencialmente igual àquele que usado no segundo cenário, exceto que uma terceira correia rompedora foi adicionada. A construção deste pneu é mostrada na Figura 14 e usa cordas que são colocadas a 65 graus a partir da direção X do pneu. O quarto cenário usa um pneu que é construído de forma semelhante ao pneu de referência, exceto que a terceira correia foi adicionada, como aquele do terceiro cenário. O quinto cenário, conforme mostrado pela Figura 15, usou um pneu tendo uma borracha de banda de rodagem macia, como aquela usada no segundo cenário, exceto que uma camada de reforço 212 com cordas colocadas a 90 graus a partir da direção X ou paralelas à direção Y do pneu foram adicionadas abaixo da primeira e da segunda correia rompedora 208, 21O próximas à carcaça.

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TABELA 1

Cenário	Primeiro	Segundo	Terceiro	Quarto	Quinto
Construção	Referência	Borracha de banda de rodagem macia	Segundo cenário mais terceira correia rompedora	Primeiro cenário mais terceira correia rompedora	Segundo cenário mais reforço encontrado abaixo das primeira e segunda correias
Desempenho de aquaplanagem	100%	94%	99%	103%	94%

[0054] Como esperado, o teste do segundo cenário mostrou uma diminuição no desempenho de aquaplanagem de 6%. No entanto, a adição de uma terceira correia rompedora aumentou inesperadamente o desempenho de aquaplanagem em 3 a 5%, conforme evidenciado pelos resultados do teste dos cenários 3 e 4. Isto dá ao projetista de pneu a opção de melhorar a tração e compensar a perda no desempenho de aquaplanagem, adicionando a terceira correia rompedora, ou melhorar o desempenho de aquaplanagem sozinho ao usar uma borracha de banda de rodagem de módulo médio. O último cenário mostra que o local da camada de reforço ajuda a fornecer esses resultados críticos, uma vez que nenhuma melhora foi mostrada pela adição de uma camada de reforço próxima à carcaça.

[0055] O inventor procedeu para investigar esses resultados surpreendentes, usando uma modelagem de FEA. As Figuras 16 e 17 mostram que a terceira correia cria um reforço estrutural no plano Y-Z que ajuda a banda de rodagem a deformar menos quando esta encontra a água (a banda de rodagem melhorada é mostrada pelas linhas tracejadas 214 na Figura 16, enquanto a banda de rodagem padrão é mostrada pelas linhas sólidas 216), em comparação à banda de rodagem padrão em falta a terceira correia, ajudando o pneu a permanecer em contato com o chão e

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16/17 resistir à aquaplanagem. Deve ser notado a partir da Figura 17 que a terceira correia está sofrendo uma tensão compressiva, enquanto resiste à aquaplanagem, logo um módulo compressivo adequado deve estar presente na terceira correia a fim de ganhar este benefício. O teste revelou que um módulo compressivo de pelo menos 30.000 MPa deve ser usado para obter este benefício. Uma seção transversal monolítica de um reforço de compósito, tal como vidro e resina, pode ser usada nas cordas da terceira correia para obter o módulo compressivo desejável.

[0056] Da mesma forma, a modelagem mostrou que a largura da terceira correia não tem que ser igual à da segunda correia e pode ser até 45 mm menor em largura. Para esta modalidade particular, a largura da correia foi 30 mm menor que a largura da segunda correia. Além disso, o reforço de náilon que é usado para ajudar a impedir a separação da correia e que está enrolado na direção X do pneu precisa apenas ser localizado nas regiões de ombro da banda de rodagem. Além disso, os ângulos os quais as cordas da terceira camada podem ser orientadas em relação à direção X podem variar de 60 a 90 graus.

[0057] Finalmente, a Figura 18 mostra que a melhoria no desempenho de aquaplanagem, usando uma terceira correia prevista pela simulação, é uma pequena porcentagem. Isto valida a precisão e a confiabilidade do modelo para projetar para aplicações de pneus no mundo real, desde que os resultados da modelagem coincidam com os dados de teste do pneu do mundo real.

[0058] Como pode ser visto, certas modalidades da presente invenção ajudam a romper o ajuste entre os desempenhos de aquaplanagem e de desgaste e/ou tração na neve e a seco tanto em combinação, quanto sozinhas. Nesse sentido, diferentes combinações das modalidades discutidas neste documento estão previstas pelo inventor e são consideradas parte desta divulgação e podem ser úteis para diferentes aplicações de pneu.

[0059] Uma vez que esta invenção foi descrita com referência a modalidades particulares da mesma, deve ser entendido que tal descrição é à título de ilustração e não à título de limitação. Por exemplo, a presente invenção pode ser combinada a propriedades do material da borracha da banda de rodagem para produzir outras

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17/17 melhorias. De forma semelhante, esta invenção pode ser aplicada a pneus tendo todos os tipos de elementos de banda de rodagem, incluindo nervuras e blocos de banda de rodagem. Além disso, dimensões particulares foram dadas, mas está dentro da competência de um versado na técnica fazer ajustes nessas dimensões e ainda exercer o espírito da presente invenção. Nesse sentido, o escopo e o conteúdo da invenção devem ser definidos apenas pelos termos das reivindicações anexas.

Claims

1. Pneu que compreende uma banda de rodagem, o pneu definindo direções lateral (Y) e longitudinal (X), a dita banda de rodagem tendo porções centrais e de ombro e elementos de banda de rodagem com lamelas que são posicionadas em suas regiões central e de ombro, uma sub-banda de rodagem (100, 200) e primeira, segunda e terceira correias rompedoras (208, 210, 206), caracterizado pelo fato de que:

a distância longitudinal (Dctr) de uma lamela para uma lamela adjacente em um elemento de banda de rodagem encontrado na região central está na faixa de 5 9 mm;

a distância longitudinal (Dshl) de uma lamela para uma lamela adjacente em um elemento de banda de rodagem encontrado em uma região de ombro está na faixa de 15 - 35 mm; e a inclinação de perfil inflado (Ddrp) está na faixa de 5 - 9 mm quando medida a partir do centro da banda de rodagem para uma borda da largura de banda de rodagem de rolamento; e a sub-banda de rodagem perfilada tem pelo menos 1 mm de redução de espessura a partir de uma região de ombro da sub-banda de rodagem perfilada para uma região central da sub-banda de rodagem perfilada.

2. Pneu de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a sub-banda de rodagem perfilada possui um aumento de módulo de pelo menos três vezes aquele da borracha de banda de rodagem.

3. Pneu de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o ângulo das cordas da terceira correia é colocado em um ângulo de pelo menos 60 graus com relação à direção longitudinal do pneu, a dita terceira correia tendo um módulo na compressão de pelo menos 30.000 MPa e tendo uma largura que varia de, sendo tão ampla quanto a segunda correia até ser 45 mm menor em largura que a segunda correia, a dita terceira correia também sendo assentada radialmente fora da segunda correia.

4. Pneu de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a

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2/2 dita banda de rodagem é usada com um pneu de dimensão 205/55R16.

5. Pneu de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita banda de rodagem é usada com um pneu de dimensão 245/45R17.

6. Pneu de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o raio de coroa da dita banda de rodagem é 650 mm, quando inflado.

7. Pneu de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o raio de coroa da dita banda de rodagem é 450 mm, quando inflado.

8. Pneu de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a redução de espessura a partir da região de ombro da sub-banda de rodagem para o ombro é pelo menos 2 mm e o aumento de módulo é pelo menos quatro vezes aquele da borracha de banda de rodagem.

9. Pneu de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o ângulo em que as cordas são colocadas a partir da direção longitudinal do pneu varia de 65 a 90 graus.

10. Pneu de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que as cordas da terceira correia compreendem um reforço compósito feito de vidro e resina.

11. Pneu de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a largura da terceira correia é 30 mm inferior à largura da segunda correia.

12. Pneu de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a distância de uma lamela para uma lamela adjacente em um elemento de banda de rodagem encontrado na região central da banda de rodagem é 6 mm e a distância de uma lamela para uma lamela adjacente em um elemento de banda de rodagem encontrado na região de ombro da banda de rodagem é 20 mm.

13. Pneu de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os elementos de banda de rodagem são blocos.