BR112018008520B1 - Pneumático com camadas de trabalho que compreendem monofilamentos e com banda de rodagem ranhurada - Google Patents

Abstract

PNEUMÁTICO COM CAMADAS DE TRABALHO QUE COMPREENDEM MONOFILAMENTOS E COM BANDA DE RODAGEM RANHURADA. A invenção visa a aumentar a resistência dos pneumáticos que compreendem 2 camadas de trabalho cruzadas (41, 42), que compreendem elementos de reforço paralelos entre si e que formam com a direção circunferencial (XX?) do pneumático, um ângulo pelo menos igual a 20° e no máximo igual a 50°, os ditos elementos de reforço sendo constituídos por fios metálicos unitários ou monofilamentos que têm uma seção pelo menos igual a 0,20 mm e no máximo igual a 0,5 mm. O pneumático compreende também ranhuras maiores de uma profundidade (D) pelo menos igual a 5 mm e de uma largura (W), pelo menos igual a 1 mm, ranhuras axialmente exteriores e que desembocam interiormente (26) em um sulco circunferencial (14), que compreendem pelo menos uma ponte de goma (27) que liga as duas faces principais da ranhura, a pelo menos uma ponte de goma tendo um comprimento (LB) pelo menos igual a (W) e uma altura (h) pelo menos igual à metade da profundidade (D) da ranhura.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere a um pneumático de veículo de turismo e mais especialmente ao topo de tal pneumático.

[0002] Um pneumático tendo uma geometria de revolução em relação a um eixo de rotação, a geometria do pneumático é geralmente descrita em um plano meridiano que contém o eixo de rotação do pneumático. Para um plano meridiano dado, as direções radial, axial e circunferencial designam respectivamente as direções perpendicular ao eixo de rotação do pneumático, paralela ao eixo de rotação do pneumático e perpendicular ao plano meridiano.

[0003] No que se segue, as expressões “radialmente interior a” e “radialmente exterior a” significam respectivamente “mais próximo do eixo de rotação do pneumático, de acordo com a direção radial, que” e “mais afastado do eixo de rotação do pneumático, de acordo com a direção radial, que”. As expressões “axialmente interior a” e “axialmente exterior a” significam respectivamente “mais próximo do plano equatorial, de acordo com a direção axial, que” e “mais afastado do plano equatorial, de acordo com a direção axial, que”. Uma “distância radial” é uma distância em relação ao eixo de rotação do pneumático, e uma “distância axial” é uma distância em relação ao plano equatorial do pneumático. Uma “espessura radial” é medida de acordo com a direção radial, e uma “largura axial” é medida de acordo com a direção axial.

[0004] Um pneumático compreende um topo que compreende uma banda de rodagem destinada a entrar em contato com o solo por intermédio de uma superfície de banda de rodagem, dois talões destinados a entrar em contato com um aro e dois flancos que ligam o topo aos talões. Por outro lado, um pneumático compreende um reforço de carcaça que compreende pelo menos uma camada de carcaça, radialmente interior ao topo e que liga os dois talões.

[0005] A banda de rodagem de um pneumático é delimitada, de acordo com a direção radial, por duas superfícies circunferenciais das quais a mais radialmente exterior é chamada de superfície de banda de rodagem e das quais a mais radialmente interior é chamada de superfície de fundo de escultura. Além disso, a banda de rodagem de um pneumático é delimitada, de acordo com a direção axial, por duas superfícies laterais. A banda de rodagem é por outro lado constituída por uma ou várias misturas de borracha. A expressão “mistura de borracha” designa uma composição de borracha que compreende pelo menos um elastômero e uma carga.

[0006] O topo compreende pelo menos um reforço de topo radialmente interior à banda de rodagem, que compreende pelo menos um reforço de trabalho, composto por pelo menos uma camada de trabalho composta por elementos de reforço paralelos uns aos outros e que formam um ângulo com a direção circunferencial compreendido entre 15° e 50°. O reforço de topo pode também compreender pelo menos uma camada de guarnecimento radialmente exterior às camadas de trabalho que compreende elementos de reforço que formam com a direção circunferencial um ângulo compreendido entre 0° e 10°.

[0007] A fim de obter desempenhos em aderência sobre solo molhado, recortes são dispostos na banda de rodagem. Um recorte designa ou um poço, ou uma ranhura, ou uma incisão, ou um sulco circunferencial e forma um espaço que desemboca na superfície de banda de rodagem. Um poço não tem, na superfície de banda de rodagem, nenhuma dimensão principal característica. Uma incisão ou uma ranhura apresenta duas dimensões principais características: uma largura W e um comprimento Lo, tal que o comprimento Lo é pelo menos igual a 2 vezes a largura W. Uma incisão ou uma ranhura é, portanto, delimitada por pelo menos duas faces laterais principais que determinam seu comprimento Lo e que são ligadas por uma face de fundo, as duas faces laterais principais sendo distantes uma da outra de uma distância não nula, dita largura W da incisão ou da ranhura.

[0008] Por definição, uma incisão ou uma ranhura que é delimitada por: unicamente duas faces laterais principais, é dita transpassante, por três faces laterais, das quais duas principais que determinam o comprimento do recorte, é dita zarolha, por quatro faces laterais, das quais duas principais que determinam o comprimento do recorte, é dita cega.

[0009] A diferença entre uma incisão e uma ranhura é o valor tomado pela distância média que separa as duas faces laterais principais do recorte, a saber sua largura W. No caso de uma incisão, essa distância é apropriada para permitir a colocação em contato das duas faces laterais principais confrontantes por ocasião da passagem da incisão no contato com a pavimentação. No caso de uma ranhura, as faces laterais principais dessa ranhura não podem entrar em contato uma contra a outra nas condições usuais de rodagem. Essa distância para uma incisão é geralmente para os pneumáticos de veículo de turismo no máximo igual a 1 milímetro (mm). Um sulco circunferencial é um recorte de direção substancialmente circunferencial, substancialmente contínua, em toda a circunferência do pneumático.

[0010] Mas precisamente, a largura W é a distância média, determinada no comprimento do recorte e em uma porção radial do recorte compreendida entre uma primeira superfície circunferencial, radialmente interior à superfície de banda de rodagem a uma distância radial de 1 mm, e uma segunda superfície circunferencial, radialmente exterior à superfície de fundo a uma distância radial de 1 mm, a fim de evitar qualquer problema de medição ligada à conexão das duas faces laterais principais com a superfície de banda de rodagem e a superfície de fundo.

[0011] A profundidade do recorte é a distância radial máxima entre a superfície de banda de rodagem e o fundo do recorte. O valor máximo das profundidades dos recortes é chamado de profundidade de escultura D. A superfície de fundo de escultura, ou superfície de fundo, é definida como a superfície submetida a uma translação da superfície de banda de rodagem radialmente para o interior de uma distância radial igual à profundidade de escultura.

ESTADO DA TÉCNICA

[0012] No contexto atual de desenvolvimento sustentável, a economia de recursos e, portanto, de matérias primas é um dos objetivos maiores dos industriais. Para os pneumáticos de veículo de turismo, uma das vias de pesquisa para esse objetivo, consiste em substituir os cabos metálicos habitualmente utilizados como elementos de reforço de diferentes camadas do reforço de topo por fios individuais ou monofilamentos tais como descritos no documento EP 0043563 no qual esse tipo de elementos de reforço é utilizado em um duplo objetivo de ganho de massa e de resistência à rodagem.

[0013] No entanto a utilização desse tipo de elementos de reforço apresenta o inconveniente de acarretar um problema de flambagem em compressão desses monofilamentos que traz uma resistência insuficiente do pneumático como o descreve o documento EP2537686. Assim como o descreve esse mesmo documento, o profissional propõe uma disposição especial das diferentes camadas do reforço de topo e uma qualidade específica dos materiais que compõem os elementos de reforço do reforço de topo para resolver esse problema.

[0014] Uma análise do fenômeno físico mostra que a flambagem dos monofilamentos ocorre nas partes que são as mais axialmente exteriores da banda de rodagem sob as ranhuras como o menciona o documento JP 2012071791. Essa zona do pneumático tem como particularidade ser submetida a grandes esforços de compressão nas trajetórias curvas do veículo. A resistência à flambagem dos monofilamentos depende da geometria das ranhuras, mostrando assim a influência surpreendente da escultura sobre a resistência dos monofilamentos.

EXPOSIÇÃO DA INVENÇÃO

[0015] O objetivo principal da presente invenção é portanto o de aumentar a resistência de um pneumático do qual os elementos de reforço das camadas de trabalho são compostos por monofilamentos pela concepção de uma escultura adaptada da banda de rodagem.

[0016] Esse objetivo é atingido por um pneumático para veículo de turismo, que compreende: uma banda de rodagem destinada a entrar em contato com um solo por intermédio de uma superfície de banda de rodagem e que tem uma largura axial LT, a banda de rodagem compreendendo duas porções axialmente exteriores que têm cada uma delas uma largura axial (LS1, LS2) no máximo igual a 0,3 vezes a largura axial LT, pelo menos uma porção axialmente exterior que compreende pelo menos um sulco longitudinal, e ranhuras axialmente exteriores, uma ranhura axialmente exterior que forma um espaço que desemboca na superfície de banda de rodagem e que é delimitada por pelo menos duas faces laterais ditas principais ligadas por uma face de fundo, ranhuras das quais pelo menos uma é transpassante interiormente, formando um espaço que desemboca também no sulco circunferencial, pelo menos uma ranhura axialmente exterior, dita maior, que tem uma largura W definida pela distância entre suas duas faces laterais principais, pelo menos igual a 1 mm, uma profundidade D definida pela distância radial máxima entre a superfície de banda de rodagem e a face de fundo, pelo menos igual a 5 mm, o pneumático compreendendo por outro lado um reforço de topo radialmente interior à banda de rodagem, o reforço de topo compreendendo um reforço de trabalho e um reforço de guarnecimento, o reforço de trabalho compreendendo pelo menos duas camadas de trabalho, que compreendem cada uma delas elementos de reforço revestidos por um material elastomérico, paralelos entre si e que formam respectivamente com uma direção circunferencial (XX’) do pneumático, um ângulo orientado (A1, A2) pelo menos igual a 20° e no máximo igual a 50°, em valor absoluto e de sinal oposto de uma camada para a seguinte, os ditos elementos de reforço de cada camada de trabalho sendo constituídos por fios metálicos individuais ou monofilamentos que têm uma seção da qual a menor dimensão é pelo menos igual a 0,20 mm e no máximo igual a 0,5 mm, uma resistência à ruptura Rm, a densidade de elementos de reforço de cada camada de trabalho sendo pelo menos igual a 100 fios por dm e no máximo igual a 200 fios por dm, o reforço de guarnecimento compreendendo pelo menos uma camada de guarnecimento que compreende elementos de reforço, paralelos entre si e que formam, com a direção circunferencial (XX’) do pneumático, um ângulo no máximo igual a 10° em valor absoluto, uma ranhura maior axialmente exterior desembocando internamente da banda de rodagem compreendendo pelo menos uma ponte de borracha que liga as duas faces principais da ranhura e a pelo menos uma ponte de borracha tendo um comprimento cumulado LB pelo menos igual à largura W da ranhura e uma altura h radial pelo menos igual à metade da profundidade D da ranhura, a resistência à ruptura Rc de cada camada de trabalho é pelo menos igual a 30 000 N/dm, Rc sendo definida por: Rc = Rm*S*d, na qual Rm é a resistência à ruptura em tração dos monofilamentos em MPa, S a seção dos monofilamentos em mm2 e d a densidade de monofilamentos da camada de trabalho considerada, em número de monofilamentos por dm.

[0017] Para as ranhuras de forma complexa, é entendida por largura da ranhura a distância média das faces laterais principais calculada a média sobre o comprimento curvilíneo da ranhura.

[0018] Do ponto de vista do funcionamento mecânico, a flambagem de um elemento de reforço se produz em compressão. Ela só se produz radialmente no interior das porções que são as mais axialmente exteriores da banda de rodagem pois é nessa zona que os esforços de compressão são os maiores em caso de esforço transversal. Essas porções têm cada uma delas como largura axial máxima 0,3 vezes a largura total da banda de rodagem do pneumático.

[0019] A flambagem é um fenômeno complexo e instável que leva a uma ruptura por fadiga de um objeto que tem pelo menos uma dimensão de uma ordem de grandeza inferior a uma dimensão principal como as vigas ou as carcaças. Os monofilamentos são objetos desse tipo com uma seção muito inferior ao comprimento dos mesmos. O fenômeno começa por uma colocação em compressão da dimensão principal. Ele prossegue em razão de uma dissimetria da geometria do monofilamento, ou da existência de um esforço transverso por uma colocação em flexão do monofilamento, solicitação bastante destrutiva para os materiais metálicos. Esse fenômeno complexo é notadamente muito dependente das condições nos limites, da mobilidade do elemento, da direção do esforço aplicado e da deformação resultante desse esforço.

[0020] Além disso a flambagem dos monofilamentos das camadas de trabalho só se produz sob as ranhuras axialmente exteriores da banda de rodagem pois na ausência de ranhura axialmente exterior, o material de borracha da banda de rodagem radialmente exterior ao elemento de reforço retoma a maior parte do esforço de compressão. Do mesmo modo as ranhuras axialmente exteriores das quais a profundidade é inferior a 5 mm, não têm influência sobre a flambagem dos monofilamentos. Portanto somente as ranhuras axialmente exteriores ditas maiores devem ser submetidas a regras de concepção especiais por ocasião da utilização de monofilamentos nas camadas de trabalho. Essas ranhuras maiores axialmente exteriores são em especial essenciais para o desempenho do pneumático em aderência sobre solo molhado.

[0021] Por outro lado, as ranhuras axialmente exteriores das quais a largura é inferior a 1 mm, chamadas de incisões, se fecham na área de contato e, portanto, protegem os monofilamentos da flambagem. Para as ranhuras não axialmente exteriores, o esforço de compressão em caso de esforço transversal sobre o pneumático é pequeno demais para provocar a flambagem. Por outro lado, é corrente nos pneumáticos para veículo de turismo que somente incisões com uma largura inferior a 1 mm sejam dispostas nas partes axialmente centrais da banda de rodagem.

[0022] Nas direções nas quais nenhum espaço vazio permite deslocamento, os esforços de compressão vão ser retomados pela mistura de borracha. Quando uma ranhura maior axialmente exterior está presente, essa última não absorve os esforços, mas ao contrário permite os deslocamentos em compressão na direção perpendicular à direção média das faces laterais principais. No caso de uma banda de rodagem na qual são dispostos sulcos substancialmente circunferenciais a fim de obter desempenhos em aderência sobre solo molhado, é corrente que as ranhuras axialmente exteriores desemboquem no sulco a fim de constituir um reservatório de estocagem da água. Mais ainda, é corrente tornar as ranhuras interiormente transpassantes também exteriormente transpassantes a fim de que elas permitam a evacuação da água situada sob a área de contato para o exterior. Nesses dois casos, a geometria das ranhuras maiores favorece a colocação em compressão dos monofilamentos das camadas de trabalho.

[0023] Para evitar essa colocação em compressão, a solução proposta pelos inventores consiste em posicionar nas ranhuras maiores axialmente exteriores e transpassantes interiormente pelo menos uma ponte de borracha que tem um comprimento médio cumulado LB pelo menos igual à largura W da ranhura e uma altura h pelo menos igual à metade da profundidade D da ranhura.

[0024] A altura da ponte de borracha é a distância entre a superfície de fundo da ranhura e o ponto que é o mais radialmente exterior da ponte de borracha. O comprimento de uma ponte de borracha é o comprimento curvilíneo das faces principais da ranhura ao longo do qual está presente a ponte de borracha. Em caso de diferença entre os comprimentos curvilíneos nas duas faces principais da ranhura, o comprimento da ponte de borracha será igual à média dos comprimentos. Se uma das arestas da ponte de borracha compreende um chanfro, o comprimento da ponte de borracha será avaliado por uma média calculada em sua altura. O comprimento é dito cumulado pois em caso de pontes de borracha múltiplas, os comprimentos das diferentes pontes de borracha serão adicionados para obter o comprimento total cumulado que deve ser pelo menos igual a W para que a ponte de borracha não tenha ela própria uma dimensão principal na direção que permite a compressão dos monofilamentos das camadas de trabalho. De um ponto de vista mecânico, uma pluralidade de pontes de borracha é mais eficaz do que uma só ponte de borracha de mesmo comprimento cumulado. Do mesmo modo, para uma proteção eficaz dos monofilamentos, a altura radial h da ponte de borracha deve ser pelo menos igual à metade da profundidade D da ranhura. Em caso de pontes de borracha múltiplas, todas as alturas das diferentes pontes de borracha devem ser pelo menos iguais à metade da profundidade D da ranhura.

[0025] Os monofilamentos podem ter qualquer forma de seção, sabendo que as seções oblongas representam uma vantagem sobre as seções circulares de mesmo menor dimensão pois a inércia de flexão das mesmas e, portanto, a resistência à flambagem das mesmas são superiores. Para uma seção circular, a menor dimensão corresponde ao diâmetro da seção. Para garantir uma resistência à ruptura em fadiga dos monofilamentos e a resistência ao cisalhamento das misturas de borracha situadas entre os filamentos, a densidade de elementos de reforço de cada camada de trabalho é pelo menos igual a 100 fios por dm e no máximo igual a 200 fios por dm. Por densidade é entendido o número médio de monofilamentos em uma largura de camada de trabalho de 10 cm, essa largura sendo tomada perpendicularmente à direção dos monofilamentos da camada de trabalho considerada. A distância entre os elementos de reforço consecutivos pode ser fixa ou variável. A colocação dos elementos de reforço em fabricação pode ser efetuada por camada, por pequena tira ou de modo unitário.

[0026] Por outro lado, a resistência à flambagem de um monofilamento depende também da resistência dos filamentos axialmente adjacentes, um início de flambagem podendo provocar um outro início de flambagem pelo efeito de uma distribuição da carga em torno do monofilamento que é submetido à flambagem. Para obter um desempenho em resistência melhorado, é conveniente não somente observar condições de diâmetros e da densidade dos monofilamentos mas também preencher uma condição que tem como objeto a resistência da camada de trabalho a saber a resistência à ruptura Rc de cada camada de trabalho deve ser pelo menos igual a 30 000 N/dm, Rc sendo definida por: Rc = Rm*S*d, na qual Rm é a resistência à ruptura em tração dos monofilamentos em MPa, S a seção dos monofilamentos em mm2 e d a densidade de monofilamentos da camada de trabalho considerada, em número de monofilamentos por dm.

[0027] Para um pneumático para o qual nenhum sentido de montagem é imposto, a solução consiste em aplicar a invenção nas duas porções que são as mais axialmente exteriores da banda de rodagem.

[0028] Para um pneumático para o qual um sentido de montagem é imposto, uma possibilidade é de só aplicar a invenção na porção que é a mais axialmente exterior da banda de rodagem, situada no lado exterior do veículo.

[0029] As esculturas das bandas de rodagem dos pneumáticos de veículo de turismo são habitualmente ou substancialmente simétricas, ou substancialmente antissimétricas, ou substancialmente assimétricas.

[0030] É vantajoso que toda ranhura maior axialmente exterior tenha uma largura W no máximo igual a 10 mm a fim de limitar o volume de vazios da banda de rodagem e preservar o potencial de desgaste do pneumático.

[0031] Preferencialmente, as ranhuras maiores axialmente exteriores têm uma profundidade D no máximo igual a 8 mm. De fato, acima de uma certa espessura de borracha, a banda de rodagem se torna flexível demais e o pneumático perde em desempenho de desgaste, comportamento e resistência à rodagem.

[0032] É especialmente vantajoso que uma ranhura maior axialmente exterior desemboque axialmente no exterior da banda de rodagem a fim de permitir que a água seja evacuada para fora da área de contato pelo pneumático por ocasião da rodagem a fim de assegurar um bom desempenho de aderência sobre estrada molhada e evitar assim o fenômeno de aquaplanagem.

[0033] Preferencialmente as ranhuras maiores axialmente exteriores são espaçadas, de acordo com a direção circunferencial (XX’) do pneumático, de um espaçamento circunferencial P pelo menos igual a 8 mm, para evitar uma flexibilização muito grande da escultura e perdas de desempenho em desgaste e em resistência à rodagem. O espaçamento circunferencial é a distância circunferencial média na parte que é a mais axialmente exterior considerada da banda de rodagem entre duas faces laterais de duas ranhuras axialmente exteriores circunferencialmente consecutivas. Habitualmente, as bandas de rodagem dos pneumáticos podem apresentar espaçamentos variáveis notadamente para limitar o ruído por ocasião da rodagem.

[0034] Uma solução preferida consiste também a que as ranhuras maiores axialmente exteriores sejam espaçadas, de acordo com a direção circunferencial (XX’) do pneumático, de um espaçamento circunferencial P no máximo igual a 50 mm, a fim de garantir por uma taxa de entalhamento volúmico da banda de rodagem suficiente, a aderência do pneumático sobre estrada molhada.

[0035] É especialmente vantajoso que a face de fundo de uma ranhura maior axialmente exterior desembocando internamente seja posicionada radialmente no exterior do reforço de topo a uma distância radial D1 pelo menos igual a 1,5 mm. De fato, essa quantidade mínima de material de borracha permite proteger o topo das agressões e das perfurações por obstáculos, seixos, fragmentos quaisquer que se encontram sobre o solo.

[0036] É preferido que a face de fundo de uma ranhura maior axialmente exterior seja posicionada radialmente no exterior do reforço de topo a uma distância radial D1 no máximo igual a 3,5 mm para obter um pneumático com bom desempenho em resistência à rodagem.

[0037] Preferencialmente, pelo menos uma ponte de borracha de uma ranhura maior axialmente exterior desembocando internamente, que tem uma largura Wmin pelo menos igual a 1,5 mm, compreende pelo menos uma incisão que tem uma largura W1 no máximo igual a 1 mm e uma profundidade h1 pelo menos igual a h/2 e no máximo igual a h, h sendo a altura radial da ponte de borracha. De fato, a ponte de borracha protege os monofilamentos do reforço de trabalho trabalhando para isso em compressão, mas sua presença aumenta a energia necessária para a colocação no plano do pneumático, ela tem portanto um efeito negativo sobre a resistência à rodagem. Uma solução para esse problema é realizar na ponte de borracha uma incisão de pequena espessura W1, que só modifica pouco seu comportamento em compressão e que facilita a colocação no plano do pneumático.

[0038] Uma ponte de borracha de uma ranhura axialmente exterior desembocando internamente tendo uma aresta axialmente exterior, uma solução preferida é que a aresta axialmente exterior da ponte de borracha compreenda um chanfro a fim de facilitar o escoamento da água sobre estrada molhada.

[0039] É vantajoso que pelo menos uma porção axialmente exterior, que compreende ranhuras maiores axialmente exteriores, compreenda incisões que têm uma largura W2 no máximo igual a 1 mm. Para melhorar a aderência sobre certos tipos de solos, notadamente solos cobertos de gelo ou cobertos de neve, é possível dispor nas porções axialmente exteriores da banda de rodagem incisões de pequena largura sem degradar a resistência do pneumático do qual o reforço de trabalho contém monofilamentos. De fato, por ocasião da passagem na área de contato, as faces laterais dessas incisões entram em contato e o material de borracha da banda de rodagem retoma então os esforços em compressão. Essas incisões podem ter larguras variáveis em suas direções principais ou em sua profundidade enquanto a largura mínima das mesmas for no máximo igual a 1 mm em uma superfície suficiente elo menos igual a 50 mm2.

[0040] É também possível dispor ranhuras de pequena profundidade, inferior a 5 mm, sem degradar de maneira significativa a resistência do pneumático mas nesse caso, o desempenho notadamente de aderência sobre solo molhado se degrada com o desgaste do pneu.

[0041] Vantajosamente as duas porções axialmente exteriores da banda de rodagem têm cada uma delas uma largura axial (LS1, LS2) no máximo igual a 0,2 vezes a largura axial LT da banda de rodagem.

[0042] Preferencialmente cada camada de trabalho compreende elementos de reforço constituídos por fios metálicos individuais ou monofilamentos que têm uma seção cuja menor dimensão é pelo menos igual a 0,3 mm e no máximo igual a 0,37 mm que constituem um ótimo para o equilíbrio dos desempenhos visados: o ganho de massa e a resistência à flambagem dos elementos de reforço das camadas de trabalho.

[0043] Uma solução preferida é que cada camada de trabalho compreenda elementos de reforço que formam, com a direção circunferencial (XX’) do pneumático, um ângulo do qual o valor absoluto é pelo menos igual a 22° e no máximo igual a 35° que constituem um compromisso ótimo entre os desempenhos de comportamento e de resistência do pneumático.

[0044] É vantajoso que a densidade de elementos de reforço de cada camada de trabalho seja pelo menos igual a 120 fios por dm e no máximo igual a 180 fios por dm a fim de garantir uma resistência melhorada das misturas de borracha que trabalham em cisalhamento entre os elementos de reforço e a resistência desses últimos em tração e compressão.

[0045] Os elementos de reforço das camadas de trabalho podem ser retilíneos ou não. Eles podem ser pré-conformados, de forma sinusoidal, ziguezague, ondulada ou de acordo com uma espiral. Os elementos de reforço das camadas de trabalho são feitos de aço, de preferência feitos de aço ao carbono tal como aqueles utilizados nos cabos tipo “steel cords”; mas é evidentemente possível utilizar outros aços, por exemplo aços inoxidáveis, ou outras ligas.

[0046] Quando um aço ao carbono é utilizado, seu teor em carbono (% em peso de aço) é de preferência compreendido dentro de uma faixa de 0,8 % a 1,2 %. A invenção se aplica em especial a aços do tipo steel cord de resistência muito alta (dito “SHT” para “Super High Tensile”), resistência ultra alta “UHT” (“Ultra High Tensile”) ou “MT” (“Mega Tensile”). Os reforços feitos de aço ao carbono têm nesse caso uma resistência à ruptura em tração (Rm) que é de preferência superior a 3000 MPa, mais preferencialmente superior a 3500 MPa. O alongamento total na ruptura (At) dos mesmos, soma do alongamento elástico e do alongamento plástico, é de preferência superior a 2,0 %.

[0047] Para o que diz respeito aos reforços feitos de aço, as medições de resistência à ruptura anotada Rm (em MPa) e de alongamento na ruptura anotado At (alongamento total em %) são efetuadas em tração de acordo com a norma ISO 6892 de 1984.

[0048] O aço utilizado, que se trate em especial de um aço ao carbono ou de um aço inoxidável, pode ser ele próprio revestido por uma camada metálica que melhora por exemplo as propriedades de execução do monofilamento de aço, ou as propriedades de uso do reforço e/ou do pneumático eles próprios, tais como as propriedades de adesão, de resistência à corrosão ou ainda de resistência ao envelhecimento. De acordo com um modo de realização preferencial, o aço utilizado é recoberto por uma camada de latão (liga Zn-Cu) ou de zinco; é lembrado que, por ocasião do processo de fabricação dos fios, o revestimento de latão ou de zinco facilita a trefilação do fio, assim como a colagem do fio com a borracha. Mas os reforços poderiam ser recobertos por uma fina camada metálica diferente do latão ou do zinco, que tem por exemplo como função melhorar a resistência à corrosão desses fios e/ou a adesão à borracha dos mesmos, por exemplo uma fina camada de Co, Ni, Al, de uma liga de dois ou mais dos compostos Cu, Zn, Al, Ni, Co, Sn.

[0049] Preferencialmente os elementos de reforço da pelo menos uma camada de guarnecimento são feitos de têxtil de tipo poliamida alifática, poliamida aromática, combinação de poliamida alifática e de poliamida aromática, politereftalato de etileno ou raiom pois os materiais têxteis são especialmente adaptados para esse tipo de uso em razão de sua pequena massa e de sua rigidez elevada. A distância entre elementos de reforço consecutivos da camada de guarnecimento pode ser fixa ou variável. A colocação dos elementos de reforço em fabricação pode ser efetuada por camada, por pequena tira ou de modo unitário.

[0050] É vantajoso que o reforço de guarnecimento seja radialmente exterior à reforço de trabalho para um bom comportamento dessa última em resistência. \

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0051] As características e outras vantagens da invenção serão melhor compreendidas com o auxílio das figuras 1 a 6, as ditas figuras não sendo representadas na escala mas sim de modo simplificado, a fim de facilitar a compreensão da invenção: a figura 1 é uma vista em perspectiva que representa uma parte de pneumático de acordo com a invenção, em especial sua arquitetura e sua banda de rodagem; a figura 2 representa um corte meridiano do topo e ilustra as partes axialmente exteriores 22 e 23 da banda de rodagem, assim como a largura das mesmas; as figuras 3A e 3B apresentam dois tipos de perfil meridiano radialmente exterior da banda de rodagem de um pneumático de turismo; as figuras 4a e 4b ilustram diferentes tipos de pontes de borracha únicos ou múltiplos; as figuras 5a, 5b, 5c ilustram um método de determinação das ranhuras maiores em caso de rede de ranhuras; a figura 6 ilustra os termos “borda interior” e “borda exterior” de uma banda de rodagem.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[0052] A figura 1 representa uma parte do topo de um pneumático. O pneumático compreende uma banda de rodagem 2 destinada a entrar em contato com um solo por intermédio de uma superfície de banda de rodagem 21. Nas porções axialmente exteriores 22 e 23 da banda de rodagem são dispostos sulcos circunferenciais 24 e ranhuras maiores exteriores 25 e 26 de largura W e das quais uma 26 é axialmente interiormente transpassante 26. Essa última compreende uma ponte de borracha 27. A banda de rodagem compreende também incisões 28 que têm uma largura W2 no máximo igual a 1 mm. O pneumático compreende por outro lado um reforço de topo 3 que compreende um reforço de trabalho 4 e um reforço de guarnecimento 5. O reforço de trabalho compreende duas camadas de trabalho 41 e 42 que compreendem cada uma delas elementos de reforço paralelos entre si, que formam respectivamente com uma direção circunferencial (XX’) do pneumático, um ângulo orientado pelo menos igual a 20° e no máximo igual a 50° em valor absoluto e de sinal oposto de uma camada para a seguinte.

[0053] A figura 1 representa nas partes axialmente exteriores 22 e 23 da banda de rodagem, unicamente ranhuras axialmente exteriores axiais, de acordo com o eixo axial (YY’). Na realidade essa representação é de pura conveniência para a legibilidade da figura 1, as ranhuras axialmente exteriores nas bandas de rodagem dos veículos de turismo podendo, em função dos desempenhos visados, notadamente em aderência sobre solo molhado, formar um ângulo com a direção axial (YY’) compreendido entre mais ou menos 60°.

[0054] Por outro lado, a sensibilidade dos monofilamentos das camadas de trabalho à flambagem depende dos ângulos relativos entre as ranhuras axialmente exteriores e os monofilamentos. Os ângulos relativos entre as ranhuras axialmente exteriores e os monofilamentos, os mais prejudiciais para esse desempenho são iguais a 90°. Sabendo que os ângulos dos monofilamentos com o eixo circunferencial é compreendido entre 20° e 50°, os ângulos das ranhuras axialmente exteriores com o eixo transversal (YY’) para os quais a invenção é a mais efetiva, é compreendido entre 20° e 50° módulo pi. No entanto a invenção permite também melhorar o desempenho em resistência à flambagem dos monofilamentos, quando as ranhuras são axiais.

[0055] A figura 2 representa esquematicamente o corte meridiano, do topo do pneumático de acordo com a invenção. Ela ilustra em especial as larguras LS1 e LS2 das porções axialmente exteriores 23 e 24 da banda de rodagem, assim como a largura total do pneumático LT. São representados também o sulco longitudinal 24, a profundidade D de uma ranhura axialmente exterior 25, 26 e a distância D1 entre a face de fundo 253 de qualquer ranhura 25, 26 e o reforço de topo 3, medido em um corte meridiano do pneumático. A figura 2 ilustra também uma ponte de borracha 27 assim como o reforço de topo 3. Um corte meridiano do pneumático é obtido por corte do pneumático de acordo com dois planos meridianos. A título de exemplo, um corte meridiano de pneumático tem uma espessura de acordo com a direção circunferencial de cerca de 60 mm ao nível da banda de rodagem. A medição é feita mantendo-se a distância entre os dois talões idêntica a aquela do pneumático montado em seu aro e pouco inflado.

[0056] Nas figuras 3A e 3B, são determinadas as bordas axiais 7 da banda de rodagem que permitem medir a largura da banda de rodagem. Na figura 3A na qual a superfície de banda de rodagem 21 é secante com a superfície axial exterior do pneumático 8, a borda axial 7 é trivialmente determinada pelo profissional. Na figura 3B na qual a superfície de banda de rodagem 21 é contínua com a superfície axial exterior do pneumático 8, é traçada, em um corte meridiano do pneumático, a tangente à superfície de banda de rodagem em qualquer ponto da dita superfície de banda de rodagem dentro da zona de transição para o flanco. A primeira borda axial 7 é o ponto para o qual o ângulo β (beta) entre a dita tangente e uma direção axial é igual a 30°. Quando existem vários pontos para os quais o ângulo β entre a dita tangente YY’ e uma direção axial é igual a 30°, é escolhido o ponto que está radialmente o mais no exterior. Será procedido da mesma maneira para determinar a segunda borda axial da banda de rodagem.

[0057] As figuras 4a e 4b representam esquematicamente ranhuras maiores 26 axialmente exteriores e transpassantes interiormente de uma banda de rodagem 2 munidas de pontes de borracha. A figura 4a ilustra o caso de uma ponte de borracha única chanfrada, de altura radial h e de comprimento médio LB. A figura 4b ilustra o caso de pontes de borracha múltiplas, de alturas radiais h1 e h2 pelo menos iguais à metade da profundidade D e de comprimento médio cumulado LB igual à soma dos comprimentos médios das diferentes pontes de borracha.

[0058] As figuras 5a, 5b, 5c ilustram um método de determinação das ranhuras maiores no caso de uma rede de ranhuras. Para certas esculturas, ranhuras são transpassantes em outras ranhuras como o ilustra a figura 5a. Nesse caso serão determinadas as faces laterais da rede que são as faces laterais contínuas mais circunferencialmente afastadas uma da outra da rede de ranhuras, no caso presente, as faces laterais 251 e 252. A invenção será aplicada a todas as ranhuras que têm como faces laterais uma das faces laterais da rede e a face lateral oposta diretamente adjacente. Será considerada portanto aqui a ranhura 26_1 (Figura 5b) constituída pela face lateral da rede 251 e pela face lateral oposta diretamente adjacente a 251, 252’ em uma primeira seção a partir do ponto A até o ponto B e pela face lateral da rede 251 e pela face lateral 252 oposta diretamente adjacente a 251, em uma segunda porção a partir do ponto B até o ponto C. E depois será considerada a ranhura 26_2 (Figura 5c) constituída pela face lateral da rede 252 e pela face lateral 251’ oposta diretamente adjacente a 252, em uma primeira seção a partir do ponto A até o ponto B e pela face lateral 251 oposta diretamente adjacente a 252, em uma segunda porção a partir do ponto B até o ponto C. Para redes mais complexas, essa regra será generalizada de maneira a que o conjunto das ranhuras maiores possíveis da rede substancialmente na orientação das faces laterais da rede, verifiquem as características da invenção.

[0059] A figura 6 representa esquematicamente pneumáticos montados em aros de montagem de rodas de um veículo 200 e que têm um sentido de montagem predeterminado no veículo. Cada pneumático compreende uma borda axial exterior 45 e uma borda axial interior 46, a borda axial interior 46 sendo a borda montada no lado da caixa do veículo quando o pneumático está montado no veículo de acordo com o dito sentido de montagem predeterminado e inversamente para a borda axial exterior 45. No documento “lado exterior do veículo” designa a borda axial exterior 45.

[0060] Os inventores realizaram cálculos com base na invenção para um pneumático de dimensão 205/55 R16, inflado a uma pressão de 2 bars, que compreende duas camadas de trabalho que compreendem monofilamentos feitos de aço, de diâmetro 0,3 mm, distribuídos de acordo com uma densidade de 158 fios por dm e que formam, com a direção circunferencial, ângulos iguais respectivamente a 27° e -27°. Os monofilamentos têm uma resistência à ruptura Rm igual a 3500 MPa e as camadas de trabalho têm cada uma delas uma resistência em ruptura Rc igual a 39 000 N/dm. O pneumático compreende um sulco circunferencial a 45 mm da borda da área de contato e ranhuras maiores axialmente exteriores e transpassantes interiormente e exteriormente de profundidade D igual a 7 mm e de largura W igual a 5 mm, de um espaçamento circunferencial de 30 mm. A distância radial D1 entre a face de fundo das ranhuras axialmente exteriores e o reforço de topo é pelo menos igual a 2 mm.

[0061] Dois pneumáticos foram calculados, um primeiro A sem ponte de borracha e um segundo B munido de uma ponte de borracha de uma altura radial h de 5,5 mm e de um comprimento médio de 7 mm. As condições de cálculo reproduzem as condições de rodagem de um pneumático dianteiro no lado exterior da curva, quer dizer aquele que é o mais solicitado de um veículo de turismo. Essas solicitações, para uma aceleração lateral de 0,7 g, são as seguintes: uma carga (Fz) de 710 daN, um esforço lateral (Fy) de 505 daN e uma inclinação do eixo da roda de 3,0°. A presença da ponte de borracha permite reduzir as tensões de flexão nos monofilamentos do reforço de trabalho, que causam a ruptura dos mesmos por fadiga de 17 % espessura.

[0062] Os inventores realizaram dois pneumáticos A e B da dimensão 205/55 R16, que correspondem aos pneumáticos avaliados pelo cálculo. Esses dois pneumáticos inflados a uma pressão de 2 bars, submetidos a uma carga (Fz) de 749 daN, um esforço lateral (Fy) de 509 daN e um inclinação do eixo da roda de 3,12° foram testados em rodagem em um volante de 8,5 m. A rodagem é interrompida regularmente para uma medição não destrutiva para controlar a presença de ruptura dos elementos de reforço das camadas de trabalho. De acordo com o cálculo, as rupturas nas camadas de trabalho do pneumático A aparecem a uma quilometragem 18 % menor do que para o pneumático B.

Claims (10)

1. Pneumático (1) para veículo de turismo, que compreende: • uma banda de rodagem (2) destinada a entrar em contato com o solo por meio de uma superfície de banda de rodagem (21) e tendo uma largura axial LT, • a banda de rodagem (2) compreendendo duas porções axialmente exteriores (22, 23) que têm cada uma delas uma largura axial (LS1, LS2) no máximo igual a 0,3 vezes a largura axial LT, • o pneumático compreendendo adicionalmente um reforço de topo (3) radialmente no interior da banda de rodagem (2), • o reforço de topo (3) compreendendo um reforço de trabalho (4) e um reforço de guarnecimento (5), • o reforço de trabalho (4) compreendendo pelo menos duas camadas de trabalho (41, 42), cada compreendendo elementos de reforço revestidos por um material elastomérico, paralelos entre si e que formam respectivamente, com uma direção circunferencial (XX’) do pneumático, um ângulo orientado (A1, A2) pelo menos igual a 20° e no máximo igual a 50°, em termos de valor absoluto, e de sinal oposto de uma camada para a seguinte, • os ditos elementos de reforço em cada camada de trabalho sendo constituídos por fios metálicos individuais ou monofilamentos que têm uma seção transversal suja menor dimensão é pelo menos igual a 0,20 mm e no máximo igual a 0,5 mm, uma resistência à ruptura Rm, • a densidade de elementos de reforço em cada camada de trabalho sendo pelo menos igual a 100 fios por dm e no máximo igual a 200 fios por dm, • o reforço de guarnecimento (5) compreendendo pelo menos uma camada de guarnecimento que compreende elementos de reforço, paralelos entre si e que formam, com a direção circunferencial (XX’) do pneumático, um ângulo B no máximo igual a 10°, em termos de valor absoluto, caracterizado pelo menos uma porção axialmente exterior (22, 23) compreendendo pelo menos uma ranhura circunferencial (24), e ranhuras axialmente exteriores (25), uma ranhura axialmente exterior (25) formando um espaço que desemboca na superfície de banda de rodagem (21) e que é delimitada por pelo menos duas faces referidas como faces laterais principais (251, 252) ligadas por uma face de fundo (253), fazendo com a direção axial (YY’) um ângulo entre mais ou menos 60°, de cujas ranhuras pelo menos uma ranhura (26) desemboca internamente, formando um espaço que desemboca também dentro da ranhura circunferencial (24), em que pelo menos uma ranhura axialmente exterior (25, 26), referida como ranhura maior, tendo uma largura W, definida pela distância entre suas duas faces laterais principais (251, 252), pelo menos igual a 1 mm, uma profundidade D definida pela distância radial máxima entre a superfície de banda de rodagem (21) e a face de fundo (253), pelo menos igual a 5 mm, em que as ranhuras maiores axialmente exterior e interior (26) da banda de rodagem (2) compreendem pelo menos uma ponte de borracha (27) que liga as duas faces principais (251, 252) da ranhura, em que a pelo menos uma ponte de borracha (27) tem um comprimento cumulativo LB pelo menos igual à largura W da ranhura (26) e uma altura radial h pelo menos igual à metade da profundidade D da ranhura (26), em que toda ranhura maior axialmente exterior (25, 26) tem uma profundidade D no máximo igual a 8 mm, e em que a resistência à ruptura Rc de cada camada de trabalho (41, 42) é pelo menos igual a 30.000 N/dm, Rc sendo definida por: Rc = Rm*S*d, onde Rm é a resistência à ruptura em tração dos monofilamentos em MPa, S é a seção transversal dos monofilamentos em mm2 e d é a densidade de monofilamentos na camada de trabalho considerada, em número de monofilamentos por dm.

2. Pneumático de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que toda ranhura maior axialmente exterior (25, 26) tem uma largura W no máximo igual a 10 mm.

3. Pneumático de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as ranhuras maiores axialmente exteriores (25, 26) são espaçadas, na direção circunferencial (XX’) do pneumático, por um espaçamento circunferencial P pelo menos igual a 8 mm.

4. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as ranhuras maiores axialmente exteriores (25, 26) são espaçadas, na direção circunferencial (XX’) do pneumático, por um espaçamento circunferencial P no máximo igual a 50 mm.

5. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a face de fundo (253) de uma ranhura maior axialmente exterior e desembocando internamente (26) é posicionada radialmente no exterior do reforço de topo (3) a uma distância radial D1 pelo menos igual a 1,5 mm.

6. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a face de fundo (253) de uma ranhura maior axialmente exterior desembocando internamente (26) é posicionada radialmente no exterior do reforço de topo (3) a uma distância radial D1 no máximo igual a 3,5 mm.

7. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma ponte de borracha (27) de um ranhura maior axialmente exterior desembocando internamente (26), tendo uma largura Wmin pelo menos igual a 1,5 mm, compreende pelo menos uma incisão tendo uma largura W1 no máximo igual a 1 mm e uma profundidade h1 pelo menos igual a h/2 e no máximo igual a h, h sendo a altura radial da ponte de borracha (27).

8. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que uma ponte de borracha (27) de uma ranhura axialmente exterior desembocando internamente (26) tendo uma aresta axialmente exterior, e a aresta axialmente exterior da ponte de borracha (27) é chanfrada.

9. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção axialmente exterior (23, 24), compreendendo ranhuras maiores axialmente exteriores (25, 26), compreende incisões (28) tendo uma largura W2 no máximo igual a 1 mm.

10. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que cada uma das duas porções axialmente exteriores (22 23) tem uma largura axial (LS1, LS2) no máximo igual a 0,2 vezes a largura axial LT.