BR112018067604B1

BR112018067604B1 - Armadura de topo de pneumático constituída por duas camadas de topo de trabalho e por uma camada de elementos de reforço circunferenciais

Info

Publication number: BR112018067604B1
Application number: BR112018067604-7A
Authority: BR
Inventors: Orel FOURNIER; Patrick DAYET
Original assignee: Compagnie Generale Des Etablissements Michelin
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2022-03-03
Also published as: CN108698448A; FR3048383B1; WO2017149223A1; EP3423293A1; CA3014493A1; BR112018067604A2; CN108698448B; FR3048383A1; EP3423293B1

Abstract

Pneumático que compreende uma armadura de topo constituída por duas camadas de topo de trabalho (4) de elementos de reforço, e por pelo menos uma camada (43) de elementos de reforço circunferenciais. De acordo com a invenção, as duas camadas de topo de trabalho (41, 42) e a dita pelo menos uma camada (43) de elementos de reforço circunferenciais estão sozinhas presentes para constituir a armadura de topo em pelo menos 40 % da largura da banda de rodagem, o valor absoluto da diferença entre os valores absolutos dos ângulos a2 e a1 sendo superior a 12º, a2 sendo maior do que a1 em valor absoluto, o ângulo médio a satisfazendo a relação 14 + 131 * exp(-L/100) a 28 + 110 * exp(-L/100), e a razão de utilização do potencial de ruptura F2/FR2 da camada de trabalho (42) que é radialmente a mais exterior sendo inferior a 1/6.

Description

[001] A presente invenção se refere a um pneumático, com armadura de carcaça radial e mais especialmente a um pneumático destinado a equipar veículos que levam cargas pesadas, tais como, por exemplo os caminhões, tratores, reboques ou ônibus rodoviários.

[002] De uma maneira geral nos pneumáticos de tipo veículos pesados, a armadura de carcaça é ancorada de um lado e de outro na zona do talão e é encimada radialmente por uma armadura de topo constituída por pelo menos duas camadas, superpostas e formadas por fios ou cabos paralelos em cada camada e cruzados de uma camada para a seguinte formando assim com a direção circunferencial ângulos compreendidos entre 10° e 45°. As ditas camadas de trabalho, que formam a armadura de trabalho, podem ainda ser recobertas por pelo menos uma camada dita de proteção e formada por elementos de reforço vantajosamente metálicos e extensíveis, ditos elásticos. Ela pode também compreender uma camada de fios ou cabos metálicos que formam com a direção circunferencial um ângulo compreendido entre 45° e 90°, essa lona, dita de triangulação, sendo radialmente situada entre a armadura de carcaça e a primeira lona de topo dita de trabalho, formada por fios ou cabos paralelos que apresentam ângulos no máximo iguais a 45° em valor absoluto. A lona de triangulação forma com pelo menos a dita lona de trabalho uma armadura triangulada, que apresenta, sob as diferentes tensões às quais ela é submetida, poucas deformações, a lona de triangulação tendo como papel essencial o de retomar os esforços de compressão transversal dos quais é o objeto o conjunto dos elementos de reforço na zona do topo do pneumático.

[003] Cabos são ditos inextensíveis quando os ditos cabos apresentam sob uma força de tração igual a 10 % da força de ruptura um alongamento relativo no máximo igual a 0,2 %.

[004] Cabos são ditos elásticos quando os ditos cabos apresentam sob uma força de tração igual à carga de ruptura um alongamento relativo pelo menos igual a 3 % com um módulo tangente máximo inferior a 150 GPa.

[005] Elementos de reforço circunferenciais são elementos de reforço que formam com a direção circunferencial ângulos compreendidos no intervalo + 2,5°, - 2,5° em torno de 0°.

[006] A direção circunferencial do pneumático, ou direção longitudinal, é a direção que corresponde à periferia do pneumático e que é definida pela direção de rodagem do pneumático.

[007] A direção transversal ou axial do pneumático é paralela ao eixo de rotação do pneumático

[008] A direção radial é uma direção que corta o eixo de rotação do pneumático e que é perpendicular a esse último.

[009] O eixo de rotação do pneumático é o eixo em torno do qual ele gira em utilização normal.

[0010] Um plano radial ou meridiano é um plano que contém o eixo de rotação do pneumático.

[0011] O plano mediano circunferencial, ou plano equatorial, é um plano perpendicular ao eixo de rotação do pneu e que divide o pneumático em duas metades.

[0012] No que diz respeito aos fios ou cabos metálicos, as medições de força na ruptura (carga máxima em N), de resistência à ruptura (em MPa), de alongamento na ruptura (alongamento total em %) e de módulo (em GPa) são efetuadas em tração de acordo com a norma ISO 6892 de 1984.

[0013] Certos pneumáticos atuais, ditos “rodoviários”, são destinados a rodar em velocidades médias elevadas e em trajetos cada vez mais longos, devido à melhoria da rede rodoviária e ao crescimento da rede de autoestradas no mundo. O conjunto das condições, sob as quais um tal pneumático é solicitado a rodar, permite sem nenhuma dúvida um aumento do número de quilômetros percorridos, o desgaste do pneumático sendo menor. Esse aumento da duração de vida em termos quilométricos, conjugado ao fato de que tais condições de uso são suscetíveis de se traduzir, sob grande carga, por temperaturas de topo relativamente elevadas, necessita de um aumento pelo menos proporcional do potencial de resistência da armadura de topo dos pneumáticos.

[0014] Existem de fato tensões ao nível da armadura de topo e mais especialmente tensões de cisalhamento entre as camadas de topo que, no caso de uma elevação de temperatura de funcionamento ao nível das extremidades da camada de topo que é axialmente a mais curta grande demais, têm como consequência o aparecimento e a propagação de fissuras na goma ao nível das ditas extremidades. O mesmo problema existe no cão de bordas de duas camadas de elementos de reforço, a dita outra camada não sendo obrigatoriamente radialmente adjacente à primeira.

[0015] Com o objetivo de melhorar a resistência da armadura de topo dos pneumáticos, o pedido francês FR 2 728 510 propõe dispor, por um lado entre a armadura de carcaça e a lona de trabalho de armadura de topo, que é radialmente a mais próxima do eixo de rotação, uma lona axialmente contínua, formada pode cabos metálicos inextensíveis que formam com a direção circunferencial um ângulo pelo menos igual a 60°, e da qual a largura axial é pelo menos igual à largura axial da lona de topo de trabalho que é a mais curta, e por outro lado entre as duas lonas de topo de trabalho uma lona adicional formada por elementos metálicos, orientados substancialmente paralelamente à direção circunferencial.

[0016] Em complemento, o pedido francês WO 99/24269 propõe notadamente, de um lado e de outro do plano equatorial e no prolongamento axial imediato da lona adicional de elementos de reforço substancialmente paralelos à direção circunferencial, acoplar em uma certa distância axial, as duas lonas de topo de trabalho formadas por elementos de reforço cruzados de uma lona para a seguinte para em seguida separar as mesmas por perfilados de mistura de borracha pelo menos no restante da largura comum às ditas duas lonas de trabalho.

[0017] Por outro lado, o uso de pneumáticos em veículos para veículos pesados de tipo “acesso ao canteiro” leva os pneumáticos a ser submetidos a choques por ocasião de rodagens sobre solos pedregosos. Esses choques são naturalmente nefastos no que diz respeito aos desempenhos em termos de resistência.

[0018] É ainda conhecido pelo profissional aumentar o número de lonas que constituem a armadura de topo para melhorar a resistência do pneumático com relação a tais choques.

[0019] Quaisquer que sejam uma dessas soluções tais como apresentadas precedentemente, a presença de uma ou várias camadas de elementos de reforço suplementar leva a uma massa maior do pneumático e a maiores custos de fabricação dos pneumáticos.

[0020] Um objetivo da invenção é o de fornecer pneumáticos para veículos “Pesados”, por exemplo de tipo “acesso ao canteiro”, dos quais os desempenhos de resistência são conservados e mesmo melhorados notadamente com relação aos choques sofridos na banda de rodagem e dos quais a massa global é diminuída.

[0021] Esse objetivo é atingido de acordo com a invenção por um pneumático para veículo de tipo veículo pesado, do qual a pressão de inflação P é superior ou igual a 6.5 bars, com armadura de carcaça radial, que compreende uma armadura de topo que compreende duas camadas de topo de trabalho de elementos de reforço cruzados de uma lona para a outra formando assim com a direção circunferencial ângulos (α1, α2) superiores a 8°, os ditos ângulos α1 e α2 sendo orientados de um lado e de outro da direção circunferencial, e pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais, a armadura de topo sendo coberta radialmente por uma banda de rodagem, a dita banda de rodagem sendo reunida a dois talões por intermédio de dois flancos, as duas camadas de topo de trabalho e a dita pelo menos um camada de elementos de reforço circunferenciais estando sozinhas presentes para constituir a armadura de topo em pelo menos 40 % da largura axial da armadura de topo, os elementos de reforço da camada de trabalho que é radialmente a mais exterior formando um ângulo α2 com a direção circunferencial superior em valor absoluto ao ângulo α1 formado pelos elementos de reforço da camada de trabalho que é radialmente a mais interior com a direção circunferencial, o valor absoluto da diferença entre os valores absolutos dos ângulos α2 e α1 sendo superior a 12°, o ângulo médio α satisfazendo a relação:

a sendo definido pela relação Arctan((tan(|a1 |)*(tan|a2|))1/2), L sendo a largura máxima do pneumático medida de acordo com a direção axial e expressa em mm, a razão de utilização do potencial de ruptura F2/FR2 da camada de trabalho que é radialmente a mais exterior sendo inferior a 1/6, no qual: FR2 é a força de ruptura em extensão uniaxial dos cabos da camada de trabalho que é radialmente a mais exterior,

o passo de colocação dos elementos de reforço da camada de topo de trabalho que é radialmente a mais exterior, medido perpendicularmente aos elementos de reforço ao nível do plano mediano circunferencial, Rs = Re - Es, Re: raio exterior do pneumático medido no ponto que é radialmente o mais exterior na superfície da banda de rodagem do pneumático, a dita superfície sendo extrapolada para preencher os eventuais vazios, Es: distância radial entre o ponto que está radialmente o mais no exterior do pneumático e sua projeção ortogonal sobre a face radialmente exterior de um elemento de reforço da camada de topo de trabalho que é radialmente a mais interior, RL: média dos raios dos pontos que estão axialmente mais no exterior de cada lado do pneumático, Rt: o raio do círculo que passa por três pontos situados sobre a superfície exterior da banda de rodagem fora dos vazios, definidos a partir de uma extremidade de ressalto a distâncias axiais respectivas iguais a %, % e % da largura axial da banda de rodagem.

[0022] A largura L e os diferentes raios são medidos em um pneumático montado em seu aro nominal e inflado em sua pressão nominal, e são expressos em milímetros.

[0023] A espessura Es e o passo p2 são medidos em um corte do pneumático e são expressos em milímetros.

[0024] Os ângulos α1 e a2, expressos em grau, são também medidos em um corte do pneumático. As medições de ângulos são de acordo com a invenção realizadas ao nível do plano mediano circunferencial.

[0025] De preferência de acordo com a invenção, a dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais é contínua axialmente e mais de preferência centrada no plano mediano circunferencial.

[0026] De preferência de acordo com a invenção, os elementos de reforço das ditas duas camadas de topo de trabalho são metálicos.

[0027] Os resultados obtidos com pneumáticos de acordo com a invenção efetivamente colocaram em evidência que os desempenhos em termos de resistência podem ser melhorados notadamente por ocasião de rodagem sobre solo pedregoso, a armadura de topo do pneumático sendo tornada mais leve. O fato de tornar mais leve a armadura de topo do pneumático se acompanha por uma simplificação de fabricação e por uma diminuição dos custos de fabricação.

[0028] Contra toda expectativa, os resultados efetivamente colocaram em evidência que os pneumáticos de acordo com a invenção podem ser tornados mais leves diminuindo para isso o número de camadas constitutivas da armadura de topo, notadamente pela supressão da camada de proteção, ao mesmo tempo em que se conserva e mesmo se melhora as propriedades de resistência do topo do pneumático notadamente com relação a choques que aparecem sobre a banda de rodagem por exemplo por ocasião de rodagem sobre solo pedregoso. É de fato conhecido pelo profissional que para melhorar os desempenhos de resistência da armadura de topo de um pneumático com relação a esse tipo de choques, é usual aumentar o número de camadas de elementos de reforço.

[0029] Os inventores pensam interpretar esses resultados devido ao ângulo formado com a direção circunferencial pelos elementos de reforço da camada de topo de trabalho que é radialmente a mais interior que é menor em valor absoluto que aquele formado pelos elementos de reforço da camada de topo de trabalho que é radialmente a mais exterior. Eles constataram que esse ângulo menor parece provocar um atraso na tomada de tensão pelos elementos de reforço por ocasião de um tal choque. Usualmente, por ocasião de choques comparáveis a aqueles observados por ocasião de uma rodagem sobre solo pedregoso a ruptura de elementos de reforço se ela intervém é observada na camada que é radialmente a mais interior. Essas constatações parecem indicar que frente a esse tipo de agressões, a diferença de ângulos dos elementos de reforço entre as duas camadas de topo de trabalho permite melhorar os desempenhos de resistência do pneumático ao mesmo tempo em que diminui o número de camadas da armadura de topo.

[0030] Os inventores ainda fizeram a constatação que a escolha do valor absoluto da diferença entre os valores absolutos dos ângulos precitados a1 e a2 associada ao ângulo médio a, à razão de utilização do potencial de ruptura F2/FR2 e à presença de uma camada de elementos de reforço circunferenciais tais como definidos de acordo com a invenção podem permitir eliminar a camada de proteção usualmente colocada no lugar radialmente no exterior das outras camadas da armadura de topo. Uma tal camada está habitualmente presente para ser sacrificada em caso de agressões do pneumático de tipo cortes que podem vir alterar a integridade de elementos de reforço metálicos por fenômenos de corrosão associados à fadiga dos ditos elementos de reforço. Os inventores fazem efetivamente a constatação que os elementos de reforço da camada de topo de trabalho que é radialmente a mais exterior, de um pneumático de acordo com a invenção, são menos solicitados por ocasião da inflação do pneumático ou então por ocasião de sua utilização em rodagem normal do que os elementos de reforço de uma camada de topo de trabalho que é radialmente a mais exterior de um pneumático mais usual; um tal pneumático mais usual apresenta diferenças de ângulos em valor absoluto entre os elementos de reforço das diferentes camadas de trabalho menores, um ângulo dos elementos de reforço da camada de trabalho que é radialmente a mais interior superior ou igual em valor absoluto a aquele dos elementos de reforço da camada de trabalho que é radialmente a mais exterior e uma razão de utilização do potencial de ruptura F2/FR2 maior. Os elementos de reforço da camada de topo de trabalho que é radialmente a mais exterior de um pneumático de acordo com a invenção apresentam assim propriedades de resistência bem superiores a aquelas de um pneumático usual, notadamente devido ao fato do ângulo dos elementos de reforço da camada de trabalho que é radialmente a mais exterior especialmente elevado e da presença da dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais; os inventores fazem assim a constatação de que a supressão da camada de proteção é tornada possível e permite contribuir para tornar o pneumático mais leve. Por outro lado, a presença da dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais permite um ângulo médio α dos elementos de reforço das duas camadas de topo de trabalho superior ao ângulo médio definido pelos elementos de reforço das duas camadas de topo de trabalho nos pneumáticos mais usuais. De fato, a rigidez circunferencial trazida pela presença da dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais permite aumentar os ângulos formados pelos elementos de reforço de cada uma das camadas de topo de trabalho com a direção circunferencial, os ditos ângulos parecendo assim favorecer o funcionamento do pneumático e notadamente sua aptidão para manobras por ocasião de rodagens sob grandes cargas ou então com um ângulo formado com a direção de deslocamento muito grande. Os inventores souberam assim colocar em evidência que as propriedades dinâmicas do pneumático, notadamente a rigidez de deriva, são conservadas e mesmo melhoradas qualquer que seja o uso.

[0031] De acordo com um modo de realização preferido da invenção, o valor absoluto da diferença entre os valores absolutos dos ângulos α2 e α1 é superior a 15°. De acordo com esse modo de realização, e de acordo com as interpretações dadas acima, vai ser possível melhorar ainda mais os desempenhos de resistência dos elementos de reforço da camada de trabalho que é radialmente a mais exterior e/ou melhorar ainda mais os desempenhos do pneumático com relação a choques tais como aqueles sofridos por ocasião de rodagem sobre solos pedregosos.

[0032] De preferência ainda de acordo com a invenção para melhorar ainda mais os desempenhos do pneumático com relação a choques tais como aqueles sofridos por ocasião de rodagem sobre solos pedregosos, o ângulo médio α satisfaz a relação: α > 20 + 164 * exp(-L/100).

[0033] Vantajosamente ainda de acordo com a invenção, a razão de utilização do potencial de ruptura F2/FR2 da camada de trabalho que é radialmente a mais exterior é inferior a 1/8. Uma tal razão de utilização do potencial de ruptura F2/FR2 contribui ainda para melhorar os desempenhos de resistência dos elementos de reforço da camada de trabalho que é radialmente a mais exterior por ocasião da utilização do pneumático.

[0034] De preferência de acordo com a invenção, a razão de utilização do potencial de ruptura F1/FR1 da camada de trabalho que é radialmente a mais interior é inferior a 1/3, no qual:

, com p1: o passo de colocação dos elementos de reforço da camada de topo de trabalho que é radialmente a mais interior, medido perpendicularmente aos elementos de reforço ao nível do plano mediano circunferencial.

[0035] De preferência ainda, a razão de utilização do potencial de ruptura F1/FR1 da camada de trabalho que é radialmente a mais interior é pelo menos 30 % superior à razão de utilização do potencial de ruptura F2/FR2 da camada de trabalho que é radialmente a mais exterior.

[0036] De acordo com uma variante vantajosa de realização da invenção, a dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais apresenta uma largura axial superior a 0.5 x L.

[0037] L é a largura máxima axial do pneumático, quando esse último está montado em seu aro de serviço e inflado em sua pressão recomendada.

[0038] As larguras axiais das camadas de elementos de reforço são medidas em um corte transversal de um pneumático, o pneumático estando, portanto, em um estado não inflado.

[0039] De acordo com uma realização preferida da invenção, as duas camadas de topo de trabalho apresentam larguras axiais diferentes, a diferença entre a largura axial da camada de topo de trabalho que é axialmente a mais larga e a largura axial da camada de topo de trabalho que é a menos larga sendo compreendida entre 10 e 30 mm.

[0040] De acordo com um modo de realização preferido da invenção, a dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais é radialmente disposta entre duas camadas de topo de trabalho.

[0041] De acordo com esse modo de realização, a dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais permite limitar de maneira mais importante as colocações em compressão dos elementos de reforço da armadura de carcaça do que uma camada semelhante colocada no lugar radialmente no exterior das camadas de trabalho. Ela é preferivelmente radialmente separada da armadura de carcaça por pelo menos uma camada de trabalho de modo a limitar as solicitações dos ditos elementos de reforço e não fatigar demais os mesmos.

[0042] Vantajosamente ainda de acordo com a invenção, as larguras axiais das camadas de topo de trabalho radialmente adjacentes à dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais são superiores à largura axial da dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais e de preferência, as ditas camadas de topo de trabalho adjacentes à dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais estão de um lado e de outro do plano equatorial e no prolongamento axial imediato da dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais acopladas em uma largura axial, para ser em seguida separadas por uma camada de mistura de borracha pelo menos no restante da largura comum às ditas duas camadas de trabalho.

[0043] A presença de tais acoplamentos entre as camadas de topo de trabalho adjacentes à dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais permite a diminuição das pressões de tensão que agem sobre os elementos circunferenciais que estão axialmente os mais no exterior e situados os mais próximos do acoplamento.

[0044] De acordo com um modo de realização vantajoso da invenção, os elementos de reforço da dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais são elementos de reforço metálicos que apresentam um módulo secante a 0,7 % de alongamento compreendido entre 10 e 120 GPa e um módulo tangente máximo inferior a 150 GPa.

[0045] De acordo com uma realização preferida, o módulo secante dos elementos de reforço a 0,7 % de alongamento é inferior a 100 GPa e superior a 20 GPa, de preferência compreendido entre 30 e 90 GPa e mais de preferência inferior a 80 GPa.

[0046] Também de preferência, o módulo tangente máximo dos elementos de reforço é inferior a 130 GPa e mais de preferência inferior a 120 GPa.

[0047] Os módulos expressos acima são medidos em uma curva de tensão de tração em função do alongamento determinada com uma protensão de 20 MPa levada à seção de metal do elemento de reforço, a tensão de tração correspondendo a uma tensão medida levada à seção de metal do elemento de reforço.

[0048] Os módulos dos mesmos elementos de reforço podem ser medidos em uma curva de tensão de tração em função do alongamento determinada com uma protensão de 10 MPa levada à seção global do elemento de reforço, a tensão de tração correspondendo a uma tensão medida levada à seção global do elemento de reforço. A seção global do elemento de reforço é a seção de um elemento compósito constituído de metal e de borracha, essa última tendo notadamente penetrado o elemento de reforço durante a fase de cozimento do pneumático.

[0049] De acordo com essa formulação relativa à seção global do elemento de reforço, os elementos de reforço das partes axialmente exteriores e da parte central de pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais são elementos de reforço metálicos que apresentam um módulo secante a 0,7 % de alongamento compreendido entre 5 e 60 GPa e um módulo tangente máximo inferior a 75 GPa.

[0050] De acordo com uma realização preferida, o módulo secante dos elementos de reforço a 0,7 % de alongamento é inferior a 50 GPa e superior a 10 GPa, de preferência compreendido entre 15 e 45 GPa e mais de preferência inferior a 40 GPa.

[0051] Também de preferência o módulo tangente máximo dos elementos de reforço é inferior a 65 GPa e mais de preferência inferior a 60 GPa.

[0052] De acordo com um modo de realização preferido, os elementos de reforço da dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais são elementos de reforço metálicos que apresentam uma curva de tensão de tração em função do alongamento relativo que tem pequenas inclinações para pequenos alongamentos e uma inclinação substancialmente constante e grande para os alongamentos superiores. Tais elementos de reforço da lona adicional são habitualmente denominados elementos “bimódulo”.

[0053] De acordo com uma realização preferida da invenção, a inclinação substancialmente constante e grande aparece a partir de um alongamento relativo compreendido entre 0,1 % e 0,5 %.

[0054] As diferentes características dos elementos de reforço enunciadas acima são medidas em elementos de reforço extraídos de pneumáticos.

[0055] Elementos de reforço mais especialmente adaptados à realização de pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais de acordo com a invenção são por exemplo reuniões de fórmula 21.23, da qual a construção é 3 x (0.26 + 6 x 0.23) 4.4/6.6 SS; esse cabo de cordões é constituído por 21 fios elementares de fórmula 3 x (1 + 6), com 3 cordões torcidos juntos cada um deles constituído por 7 fios, um fio que forma uma alma central de diâmetro igual a 26/100 mm e 6 fios enrolados de diâmetro igual a 23/100 mm. Um tal cabo apresenta um módulo secante a 0,7 % igual a 45 GPa e um módulo tangente máximo igual a 98 GPa, medidos em uma curva de tensão de tração em função do alongamento determinada com uma protensão de 20 MPa levada à seção de metal do elemento de reforço, a tensão de tração correspondendo a uma tensão medida levada à seção de metal do elemento de reforço. Em uma curva de tensão de tração em função do alongamento determinada com uma protensão de 10 MPa levada à seção global do elemento de reforço, a tensão de tração correspondendo a uma tensão medida levada à seção global do elemento de reforço, esse cabo de fórmula 21.23 apresenta um módulo secante a 0,7 % igual a 23 GPa e um módulo tangente máximo igual a 49 GPa.

[0056] Do mesmo modo, um outro exemplo de elementos de reforço é uma reunião de fórmula 21.28, da qual a construção é 3 x (0.32 + 6 x 0.28) 6.2/9.3 SS. Esse cabo apresenta um módulo secante a 0,7 % igual a 56 GPa e um módulo tangente máximo igual a 102 GPa, medidos em uma curva de tensão de tração em função do alongamento determinada com uma protensão de 20 MPa levada à seção de metal do elemento de reforço, a tensão de tração correspondendo a uma tensão medida levada à seção de metal do elemento de reforço. Em uma curva de tensão de tração em função do alongamento determinada com uma protensão de 10 MPa levada à seção global do elemento de reforço, a tensão de tração correspondendo a uma tensão medida levada à seção global do elemento de reforço, esse cabo de fórmula 21.28 apresenta um módulo secante a 0,7 % igual a 27 GPa e um módulo tangente máximo igual a 49 GPa.

[0057] A utilização de tais elementos de reforço em pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais permite notadamente conservar rigidezes da camada satisfatórias inclusive depois das etapas de conformação e de cozimento em processos de fabricação usuais.

[0058] De acordo com um segundo modo de realização da invenção, os elementos de reforço circunferenciais podem ser formados por elementos metálicos inextensíveis e cortados de maneira a formar segmentos de comprimento muito inferior à circunferência da camada que é a menos longa, mas preferencialmente superior a 0,1 vez a dita circunferência, os cortes entre segmentos sendo axialmente escalonados uns em relação aos outros. Ainda de preferência, o módulo de elasticidade na tração por unidade de largura da camada adicional é inferior ao módulo de elasticidade na tração, medido nas mesmas condições, da camada de topo de trabalho que é a mais extensível. Um tal modo de realização permite conferir, de maneira simples, à camada de elementos de reforço circunferenciais um módulo que pode facilmente ser ajustado (pela escolha dos intervalos entre segmentos de uma mesma fileira), mas em todos os casos menor do que o módulo da camada constituída pelos mesmos elementos metálicos mas contínuos, o módulo da camada adicional sendo medido em uma camada vulcanizada de elementos cortados, extraída do pneumático.

[0059] De acordo com um terceiro modo de realização da invenção, os elementos de reforço circunferenciais são elementos metálicos ondulados, a relação a/À da amplitude de ondulação sobre o comprimento de onda sendo no máximo igual a 0,09. De preferência, o módulo de elasticidade na tração por unidade de largura da camada adicional é inferior ao módulo de elasticidade na tração, medido nas mesmas condições, da camada de topo de trabalho que é a mais extensível.

[0060] De acordo com um modo de realização da invenção, os elementos de reforço das camadas de topo de trabalho são cabos metálicos inextensíveis.

[0061] De acordo com um modo de realização vantajoso da invenção as duas camadas de topo de trabalho e a dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais estão sozinhas presentes para constituir a armadura de topo em pelo menos 60 % da largura axial da armadura de topo e mais vantajosamente em pelo menos 80 % da largura axial da armadura de topo. Esses modos de realização vantajosos da invenção vão no sentido de tornar ainda mais leve o pneumático.

[0062] De acordo com um modo de realização preferido da invenção, que otimiza o fato de tornar mais leve o pneumático, as duas camadas de topo de trabalho estão sozinhas presentes para constituir a armadura de topo na totalidade da largura axial da armadura de topo.

[0063] De acordo com outras variantes de realização da invenção que escalonam o compromisso de desempenho do pneumático de modo menos favorável para o que diz respeito a tornar o pneumático mais leve, a armadura de topo compreende uma camada suplementar, dita de proteção, radialmente exterior às camadas de topo de trabalho, de preferência centrada no plano mediano circunferencial. Os elementos de reforço de uma tal camada de proteção são de preferência elementos de reforço ditos elásticos, orientados em relação à direção circunferencial com um ângulo superior a 8° e de mesmo sentido que o ângulo formado pelos elementos de reforço da camada de trabalho que lhe é radialmente adjacente. Ainda de preferência, os elementos de reforço de uma tal camada de proteção são paralelos aos elementos de reforço da camada de trabalho que lhe é radialmente adjacente.

[0064] Outras variantes podem ainda prever que a armadura de topo pode ser completada entre a armadura de carcaça e a camada de trabalho que é radialmente interior a mais próxima da dita armadura de carcaça, por uma camada de triangulação de elementos de reforço inextensíveis metálicos feitos de aço que formam, com a direção circunferencial, um ângulo superior a 45° e de mesmo sentido que aquele formado pelos elementos de reforço da camada que é radialmente a mais próxima da armadura de carcaça. Vantajosamente, a dita camada de triangulação é constituída por duas meia camadas posicionadas axialmente de um lado e de outro do plano mediano circunferencial.

[0065] Outros detalhes e características vantajosas da invenção se destacarão abaixo da descrição de um exemplo de realização da invenção em referência à figura que representa uma vista meridiana de um esquema de um pneumático de acordo com um modo de realização da invenção.

[0066] A figura não está representada na escala para simplificar a compreensão da mesma. A figura só representa uma meia vista de um pneumático que se prolonga de maneira simétrica em relação ao eixo XX’ que representa o plano mediano circunferencial, ou plano equatorial, de um pneumático.

[0067] Na figura, o pneumático 1, de dimensão 315/70 R 22.5, tem uma relação de forma H/L igual a 0,70, H sendo a altura do pneumático 1 em seu aro de montagem e L sua largura axial máxima. O dito pneumático 1 compreende uma armadura de carcaça radial 2 ancorada em dois talões, não representados na figura. A armadura de carcaça 2 é formada por uma só camada de cabos metálicos. Eles compreendem ainda uma banda de rodagem 5.

[0068] Na figura, a armadura de carcaça 2 é guarnecida de acordo com a invenção por uma armadura de topo 4, formada radialmente do interior para o exterior: - por uma primeira camada de trabalho 41 formada por cabos metálicos orientados de um ângulo igual a 16°, - por uma camada de elementos de reforço circunferenciais 43 formada por cabos metálicos feitos de aço 21 x 23, de tipo “bimódulo”, - por uma segunda camada de trabalho 42 formada por cabos metálicos orientados de um ângulo igual a 50° e cruzados com os cabos metálicos da primeira camada de trabalho 41, os cabos de cada uma das camadas de trabalho 41, 42 sendo orientados de um lado e de outro da direção circunferencial.

[0069] Os cabos metálicos que constituem os elementos de reforço das duas camadas de trabalho são cabos de fórmula 9.35. Eles são distribuídos em cada uma das camadas de trabalho com uma distância entre os elementos de reforço, medida de acordo com a normal à direção da linha média do cabo igual a 2.5 mm.

[0070] Os cabos metálicos que constituem os elementos de reforço da camada de elementos de reforço circunferenciais estão distantes uns dos outros de 2 mm, de acordo com a normal à direção da linha média dos cabos.

[0071] O pneumático é inflado a uma pressão de 9 bars.

[0072] A largura axial L41 da primeira camada de trabalho 41 é igual a 251 mm.

[0073] A largura axial L42 da segunda camada de trabalho 42 é igual a 232 mm.

[0074] A largura axial L43 da camada de elementos de reforço circunferenciais 43 é igual a 194 mm.

[0075] A largura axial da banda de rodagem L5 é igual a 256 mm.

[0076] A largura axial L é igual a 316 mm.

[0077] A massa cumulada das duas camadas de trabalho 41, 42 e da camada de elementos de reforço circunferenciais 43, que compreende a massa dos cabos metálicos e das misturas de calandragem, se monta assim a 8.6 kg.

[0078] A diferença entre os ângulos formados pelos cabos da primeira camada de topo de trabalho com a direção circunferencial e aqueles dos cabos da segunda camada de trabalho é igual a 34°.

[0079] O ângulo médio é igual a 30.3° e está bem compreendido entre 19.6° e 32.7°.

[0080] O valor medido de Re é igual a 507.0 mm.

[0081] O valor medido de Es é igual a 24.9 mm.

[0082] O valor médio RL dos raios medidos é igual a 395.0 mm.

[0083] O valor Rt determinado no pneumático é igual a 2100 mm.

[0084] O valor calculado de Tc é igual a 325.7 N/mm.

[0085] O valor calculado de C é igual a -0.06.

[0086] O valor de F1 é igual a 660.9 N.

[0087] O valor de F2 é igual a 332.8 N.

[0088] As forças de ruptura dos elementos de reforço das camadas de topo de trabalho FR1 e FR2 são iguais a 2600 N.

[0089] A razão de utilização do potencial de ruptura F2/FR2 é igual a 12.8 %.

[0090] A razão de utilização do potencial de ruptura F1/FR1 é igual a 25.4 %.

[0091] A razão de utilização do potencial de ruptura F1/FR1 é 99 % superior à razão de utilização do potencial de ruptura F2/FR2.

[0092] O pneumático de acordo com a invenção é comparado com um pneumático de referência de mesma dimensão que difere do pneumático de acordo com a invenção por sua armadura de topo formada radialmente do interior para o exterior: - por uma primeira camada de trabalho formada por cabos metálicos orientados de um ângulo igual a 18°, - por uma camada de elementos de reforço circunferenciais formada por cabos metálicos feitos de aço 21 x 23, de tipo “bimódulo”, - por uma segunda camada de trabalho formada por cabos metálicos orientados de um ângulo igual a 18° e cruzados com os cabos metálicos da primeira camada de trabalho, os cabos de cada uma das camadas de trabalho sendo orientados de um lado e de outro da direção circunferencial, - por uma camada de proteção formada por cabos metálicos elásticos 6.35, dos quais a distância entre os elementos de reforço, medida de acordo com a normal à direção da linha média do cabo é igual a 2.5 mm, orientados de um ângulo igual a 18°, do mesmo lado que os cabos da segunda camada de trabalho.

[0093] Os cabos metálicos que constituem os elementos de reforço das duas camadas de trabalho são cabos de fórmula 9.35. Eles são distribuídos em cada uma das camadas de trabalho com uma distância entre os elementos de reforço, medida de acordo com a normal à direção da linha média do cabo igual a 2.5 mm. As duas camadas de topo de trabalho só diferem, portanto, das camadas de topo de trabalho do pneumático de acordo com a invenção pelos ângulos.

[0094] Os cabos metálicos que constituem os elementos de reforço da camada de elementos de reforço circunferenciais estão distantes uns dos outros de 2 mm, de acordo com a normal à direção da linha média dos cabos.

[0095] O pneumático de referência é inflado a uma pressão de 9 bars.

[0096] A largura axial da primeira camada de trabalho é igual a 251 mm.

[0097] A largura axial da camada de elementos de reforço circunferenciais é igual a 194 mm.

[0098] A largura axial da segunda camada de trabalho é igual a 232 mm.

[0099] A largura axial da camada de proteção é igual a 188 mm.

[00100] A massa cumulada das duas camadas de trabalho do pneumático de referência, da camada de elementos de reforço circunferenciais, da camada de proteção, que compreende a massa dos cabos metálicos e das misturas de calandragem, se monta a 11.5 kg.

[00101] O valor absoluto da diferença entre os valores absolutos dos ângulos formados pelos cabos de primeira camada de topo de trabalho com a direção circunferencial e aqueles dos cabos da segunda camada de topo de trabalho é nula, os ângulos sendo idênticos, contrariamente à invenção.

[00102] O ângulo médio é igual a 18° e não está compreendido entre 19.6° e 32.7°.

[00103] O valor medido de Re é igual a 506.5 mm.

[00104] O valor medido de Es é igual a 24.9 mm.

[00105] O valor médio RL dos raios medidos é igual a 395.0 mm.

[00106] O valor Rt determinado no pneumático é igual a 2500 mm.

[00107] O valor calculado de Tc é igual a 327.4 N/mm.

[00108] O valor calculado de C é igual a 0.

[00109] O valor de F1 é igual a 452.5 N.

[00110] O valor de F2 é igual a 452.5 N.

[00111] As forças de ruptura dos elementos de reforço das camadas de topo de trabalho FR1 e FR2 são iguais a 2600 N.

[00112] A razão de utilização do potencial de ruptura F2/FR2 é igual a 17.4 %.

[00113] A razão de utilização do potencial de ruptura F1/FR1 é igual a 17.4 %.

[00114] A razão de utilização do potencial de ruptura F1/FR1 é idêntica à razão de utilização do potencial de ruptura F2/FR2.

[00115] Ensaios foram realizados com pneumáticos realizados de acordo com a invenção de acordo com a figura 1 e com o pneumático de referência.

[00116] Primeiros ensaios de resistência foram realizados em uma máquina de teste que impõe a cada um dos pneumáticos uma rodagem em linha reta a uma velocidade igual ao índice de velocidade máxima prescrito para o dito pneumático (speed index) sob uma carga inicial de 4000 Kg progressivamente aumentada para reduzir o tempo do teste.

[00117] Outros ensaios de resistência foram realizados em uma máquina de testes que impõe de modo cíclico um esforço transversal e uma sobrecarga dinâmica aos pneumáticos. Os ensaios foram realizados para os pneumáticos de acordo com a invenção com condições idênticas a aquelas aplicadas aos pneumáticos de referência.

[00118] Os ensaios assim realizados mostraram que as distâncias percorridas por ocasião de cada um desses testes são substancialmente idênticas para os pneumáticos de acordo com a invenção e os pneumáticos de referência. É evidente, portanto, que os pneumáticos de acordo com a invenção apresentam desempenhos substancialmente equivalentes em termos de resistência a aqueles dos pneumáticos de referência por ocasião de rodagem sobre solos betuminosos.

[00119] Testes que visam caracterizar a resistência à ruptura de uma armadura de topo de pneumático submetida a choques também foram realizados. Esses testes consistem em fazer um pneumático rodar, inflado a uma pressão recomendada e submetido a uma carga recomendada, sobre um obstáculo ou penetrador cilíndrico de diâmetro igual a 1.5 polegada, ou seja, 38.1 mm, e de uma altura determinada. A resistência à ruptura é caracterizada pela altura crítica do penetrador, quer dizer a altura máxima do penetrador que acarreta uma ruptura total da armadura de topo, quer dizer a ruptura de todas as camadas de topo. Os valores exprimem a energia necessária para obter a ruptura do bloco de topo. Os valores são expressos a partir de uma base 100 que corresponde ao valor medido para o pneumático de referência.

[00120] Esses resultados mostram que apesar de pneumático ter sido tornado mais leve por uma diminuição da massa de sua armadura de topo, a energia em ruptura por ocasião de um choque sobre a superfície da banda de rodagem é significativamente superior.

Claims

1. Pneumático para veículo de tipo pesado, cuja pressão de inflação P é superior ou igual a 6.5 bars, com armadura de carcaça radial, que compreende uma armadura de topo que compreende duas camadas de topo de trabalho de elementos de reforço cruzados de uma lona para a outra formando assim com a direção circunferencial ângulos (α1, α2) superiores a 8°, os ditos ângulos α1 e α2 sendo orientados de um lado e de outro da direção circunferencial e pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais, a armadura de topo sendo coberta radialmente por uma banda de rodagem, a dita banda de rodagem sendo reunida a dois talões por intermédio de dois flancos, caracterizadopelo fato de que no máximo as ditas duas camadas de topo de trabalho e a dita pelo menos um camada de elementos de reforço circunferenciais estão sozinhas presentes para constituir a armadura de topo em pelo menos 40 % da largura axial da armadura de topo, pelo fato de que os elementos de reforço da camada de trabalho que é radialmente a mais exterior formam um ângulo α2 com a direção circunferencial superior em valor absoluto ao ângulo α1 formado pelos elementos de reforço da camada de trabalho que é radialmente a mais interior com a direção circunferencial, pelo fato de que o valor absoluto da diferença entre os valores absolutos dos ângulos α2 e α1 é superior a 12°, pelo fato de que o ângulo médio α satisfazendo a relação:

α sendo definido pela relação Arctan((tan(|α1 |)*(tan|α2|))1/2), L sendo a largura máxima do pneumático medida de acordo com a direção axial e expressa em mm, pelo fato de que a razão de utilização do potencial de ruptura F2/FR2 da camada de trabalho que é radialmente a mais exterior é inferior a 1/6, no qual: FR2 é a força de ruptura em extensão uniaxial dos cabos da camada de trabalho que é radialmente a mais exterior,

o passo de colocação dos elementos de reforço da camada de topo de trabalho que é radialmente a mais exterior, medido perpendicularmente aos elementos de reforço ao nível do plano mediano circunferencial,

Re: raio exterior do pneumático medido no ponto que é radialmente o mais exterior na superfície da banda de rodagem do pneumático, a dita superfície sendo extrapolada para preencher os eventuais vazios, Es: distância radial entre o ponto que está radialmente o mais no exterior do pneumático e sua projeção ortogonal sobre a face radialmente exterior de um elemento de reforço da camada de topo de trabalho que está radialmente a mais no interior, RL: média dos raios dos pontos que estão axialmente mais no exterior de cada lado do pneumático, Rt: o raio do círculo que passa por três pontos situados sobre a superfície exterior da banda de rodagem fora dos vazios, definidos a partir de uma extremidade de ressalto a distâncias axiais respectivas iguais a %, % e % da largura axial da banda de rodagem.

2. Pneumático de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais é contínua axialmente e de preferência centrada no plano mediano circunferencial.

3. Pneumático de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os elementos de reforço das ditas duas camadas de topo de trabalho são metálicos.

4. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o valor absoluto da diferença entre os valores absolutos dos ângulos a2 e a1 é superior a 15°.

5. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o ângulo médio a satisfaz a relação: a > 20 + 164 * exp(-L/100).

6. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a razão de utilização do potencial de ruptura F2/FR2 da camada de trabalho que é radialmente a mais exterior é inferior a 1/8.

7. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a razão de utilização do potencial de ruptura F1/FR1 da camada de trabalho que é radialmente a mais interior é inferior a 1/3, no qual:

com p1: o passo de colocação dos elementos de reforço da camada de topo de trabalho que é radialmente a mais interior, medido perpendicularmente aos elementos de reforço ao nível do plano mediano circunferencial.

8. Pneumático de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a razão de utilização do potencial de ruptura F1/FR1 da camada de trabalho que é radialmente a mais interior é pelo menos 30 % superior à razão de utilização do potencial de ruptura F2/FR2 da camada de trabalho que é radialmente a mais exterior.

9. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que no máximo as ditas duas camadas de topo de trabalho estão sozinhas presentes para constituir a armadura de topo em pelo menos 60 % da largura axial da armadura de topo, e de preferência em pelo menos 80 % da largura axial da armadura de topo.

10. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que as duas camadas de topo de trabalho e a dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais estão sozinhas presentes para constituir a armadura de topo na totalidade da largura axial da armadura de topo.

11. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que os elementos de reforço das camadas de topo de trabalho são cabos metálicos inextensíveis.

12. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais é radialmente disposta entre as duas camadas de topo de trabalho.

13. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, pelo menos duas camadas de topo de trabalho apresentando larguras axiais diferentes, caracterizadopelo fato de que a diferença entre a largura axial da camada de topo de trabalho que é axialmente a mais larga e a largura axial da camada de topo de trabalho que é a menos larga sendo compreendida entre 10 e 30 mm.

14. Pneumático de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que a camada de topo de trabalho que é axialmente a mais larga está radialmente no interior das outras camadas de topo de trabalho.

15. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizadopelo fato de que as larguras axiais das camadas de topo de trabalho radialmente adjacentes à dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais são superiores à largura axial da dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais.

16. Pneumático de acordo com a reivindicação 15, caracterizadopelo fato de que as camadas de topo de trabalho adjacentes à dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais estão de um lado e de outro do plano equatorial e no prolongamento axial imediato da dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais acopladas em uma largura axial, para ser em seguida separadas por uma camada de mistura de borracha pelo menos no restante da largura comum às ditas duas camadas de trabalho.

17. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizadopelo fato de que os elementos de reforço da dita pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais são elementos de reforço metálicos que apresentam um módulo secante a 0,7 % de alongamento compreendido entre 10 e 120 GPa e um módulo tangente máximo inferior a 150 GPa.