BR112019021190B1

BR112019021190B1 - Pneumático com topo e banda de rodagem otimizados

Info

Publication number: BR112019021190B1
Application number: BR112019021190-0A
Authority: BR
Inventors: Aymeric BONNET; Frédéric Bourgeois
Original assignee: Compagnie Generale Des Etablissements Michelin
Priority date: 2017-05-11
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2023-02-23
Also published as: BR112019021190A2; EP3621824A1; EP3621824B1; CN110621515B; FR3066144A1; WO2018206873A1; US20200122507A1; CN110621515A

Abstract

A invenção visa a aumentar a resistência dos pneumáticos que compreendem uma armadura de reforço (5) e duas camadas de trabalho cruzadas (41, 42), cuja resistência à ruptura RC de cada camada de trabalho (41, 42) é pelo menos igual a 30000 N/dm. As camadas de trabalho compreendem elementos de reforço 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. 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. O pneumático compreende também recortes axialmente exteriores (25). Pelo menos uma das duas porções axialmente exteriores da banda de rodagem compreende um material de borracha que tem uma dureza Shore pelo menos igual a 48 e no máximo igual a 60.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere a um pneumático de veículo de turismo e mais especialmente ao topo de um 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] Na sequência, 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 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 uma armadura 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 maus radialmente exterior é chamada de superfície 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 uma armadura de topo radialmente interior à banda de rodagem. A armadura de topo compreende pelo menos uma armadura de trabalho, que compreende pelo menos uma camada de trabalho composta por elementos de reforço paralelos entre si e que formam, com a direção circunferencial, um ângulo compreendido entre 15° e 50°. A armadura de topo pode também compreender pelo menos uma camada de reforço composta por elementos de reforço que formam, com a direção circunferencial, um ângulo compreendido entre 0 e 10°, a armadura de reforço sendo na maior parte das vezes, mas não obrigatoriamente radialmente exterior às camadas de trabalho.

[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 sobre a superfície de rodagem. Um poço não tem sobre a superfície de rodagem nenhuma dimensão principal característica. Uma incisão ou uma ranhura apresenta, sobre a superfície de rodagem duas dimensões principais características: uma largura W e um comprimento Lo, tal que o comprimento Lo é pelo menos igual a 2 vezes sua 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 caolha, • 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 o pavimento. 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 igual a 1 milímetro (mm). Um sulco circunferencial é um recorte de direção substancialmente circunferencial, substancialmente contínuo, em toda a circunferência do pneumático.

[0010] Mais 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 rodagem 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 ligado à conexão das duas faces laterais principais com a superfície de rodagem e a superfície de fundo.

[0011] A profundidade do recorte é a distância radial máxima entre a superfície 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 é definida como a superfície submetida a uma translação da superfície 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 da armadura de topo por fios unitários ou monofilamentos tais como descritos no documento EP 0043563 no qual esse tipo de elementos de reforço é utilizado com 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 que traz uma resistência insuficiente do pneumático como o descreve o documento EP2537686. Assim como o descreve este mesmo documento, o profissional propõe uma disposição especial das diferentes camadas da armadura de topo, uma qualidade específica dos materiais que compõem os elementos de reforço da armadura de topo para resolver esse problema.

[0014] Uma fina análise do fenômeno físico mostra que a flambagem dos monofilamentos ocorre nas partes mais axialmente exteriores da banda de rodagem sob os recortes como o menciona o documento JP 2012071791, PCT/EP2016/075729, PCT/EP2016/075721, PCT/EP2016/075725, PCT/EP2016/075741. Essa zona do pneumático tem como particularidades a de ser submetida a esforços de compressão elevados nas trajetórias curvas do veículo. A resistência à flambagem dos monofilamentos depende da geometria dos recortes, que mostra assim a influência surpreendente da escultura sobre a resistência dos monofilamentos.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

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

[0016] Este 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 rodagem e que tem uma largura axial LT, • a banda de rodagem que compreende duas porções axialmente exteriores que têm cada uma delas uma largura axial no máximo igual a 0,3 vezes a largura axial LT, compreendendo pelo menos um material de borracha M destinado a estar em contato com o solo por ocasião da rodagem, • pelo menos uma porção axialmente exterior que compreende recortes axialmente exteriores, um recorte axialmente exterior formando um espaço que desemboca na superfície de rodagem e sendo delimitado por pelo menos duas faces laterais ditas principais ligadas por uma face de fundo, • os recortes axialmente exteriores tendo uma profundidade D definida pela distância radial máxima entre a superfície de rodagem e a face de fundo, • o pneumático compreendendo por outro lado uma armadura de topo radialmente interior à banda de rodagem, • a armadura de topo compreendendo uma armadura de trabalho e uma armadura de reforço, • a armadura de trabalho sendo constituída por 2 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 lona sendo constituídos por fios metálicos unitários 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 dos 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, • a armadura de reforço compreendendo pelo menos uma camada de reforço 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 valor absoluto, • 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, onde 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, • em pelo menos uma das duas porções axialmente exteriores (LS1, LS2), o pelo menos um material de borracha M destinado a estar em contato com o solo, tem uma dureza Shore pelo menos igual a 48 e no máximo igual a 60.

[0017] Usualmente, as faces laterais principais têm substancialmente a mesma forma e são distantes uma da outra de uma distância igual à largura W do recorte. Quanto maior for a largura W dos recortes das porções axialmente exteriores, mais os monofilamentos são sensíveis à flambagem, apesar disso a invenção melhora a resistência dos monofilamentos do pneumático qualquer que seja a largura dos recortes.

[0018] Do ponto de vista do funcionamento mecânico, a flambagem de um elemento de reforço se produz em compressão. Ela só se produz na parte das camadas de trabalho radialmente no interior das porções que são as mais axialmente exteriores da banda de rodagem pois é nesta zona que os esforços de compressão são os maiores em caso de esforço transversal. Essas porções que são as mais axialmente exteriores 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 os cárteres. 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 destruidora para os materiais metálicos. Este fenômeno complexo é notadamente bastante dependente das condições nos limites, da mobilidade do elemento, da direção do esforço aplicado e da deformação resultante deste esforço. Se essa deformação não é efetuada substancialmente de acordo com a direção da dimensão principal do monofilamento então a flambagem não ocorrerá e, no caso dos monofilamentos circundados por uma matriz de mistura de borracha tais como aqueles das camadas de trabalho de um pneumático, o esforço é retomado pelo cisalhamento da mistura de borracha entre os monofilamentos.

[0020] Além disso a flambagem dos monofilamentos das camadas de trabalho só se produz nas porções mais flexíveis da banda de rodagem. Estas porções podem corresponder a porções axialmente exteriores da banda de rodagem que compreendem recortes axialmente exteriores.

[0021] Para os recortes não axialmente exteriores, o esforço de compressão em caso de esforço transversal sobre o pneumático é pequeno demais para provocar a flambagem.

[0022] Os recortes axialmente exteriores podem ter uma forma qualquer, curva, sinusoidal, em ziguezague, e assim permitir ou não por uma concepção adaptada os deslocamentos relativos de suas faces laterais principais por ocasião da rodagem. Para impedir um deslocamento relativo das faces laterais principais de um recorte, pode bastar criar um elemento de escultura tal que uma das faces vai vir se apoiar sobre a outra quando o deslocamento considerado vai sobrevir. Os recortes de pequena largura, ou incisões em ziguezague, ou sinusoidais no comprimento da incisão, se as duas faces laterais principais são projetadas para se apoiar uma sobre a outra, são exemplos desse tipo de recortes. Se a ondulação da incisão for no sentido da profundidade, os deslocamentos radiais relativos das faces laterais principais serão bloqueados. Se a incisão apresenta uma dupla ondulação no sentido de seu comprimento e de acordo com a profundidade nesse caso os dois movimentos serão bloqueados. Na medida em que é uma grande deformação do topo que causa a flambagem dos monofilamentos das camadas de trabalho e notadamente aqueles permitidos pela escultura, qualquer bloqueio de deslocamento na escultura pode trazer uma melhoria do desempenho em resistência dos monofilamentos.

[0023] Todos esses parâmetros de concepção de recortes têm restrições e desvantagens como: • o preço dos moldes de cozimento do pneumático diretamente ligado à complexidade dos elementos do molde que geram os recortes complexos, em ziguezague, ou sinusoidal, chamados de lamelas. • A dificuldade de desmoldagem do molde de cozimento para recortes dos quais a ondulação é no sentido da profundidade e tem tendência a reter as lamelas do molde. Essa geometria pode criar um arrancamento local da banda de rodagem e tornar o pneumático invendável.

[0024] É, portanto, interessante encontrar outros parâmetros diferentes da concepção da geometria dos recortes para aumentar a resistência do pneumático à flambagem. Por outro lado, mesmo utilizando para isso todas essas geometrias de recorte, para pneumáticos muito solicitados ou tornados muito leves para diminuir os custos dos mesmos em matéria prima ou melhorar a resistência à rodagem dos mesmos, é interessante poder melhorar a resistência à flambagem dos monofilamentos por um outro parâmetro de concepção.

[0025] Para atingir esses objetivos, de maneira surpreendente, é interessante utilizar, em uma das duas porções axialmente exteriores (LS1, LS2), de preferência a mais solicitada da banda de rodagem, como material destinado a estar em contato com o solo um material de borracha de pequena rigidez a saber que sua dureza Shore, medida de acordo com a norma ASTM 2240 ou DIN 53505, pelo menos igual a 48 e no máximo igual a 60. Um material destinado a estar em contato com o solo, é um material da banda de rodagem em contato com o solo no estado novo ou no estado gasto do pneumático mas em uso normal em um veículo, em condições de desgaste legais e seguras do pneumático.

[0026] De acordo com a invenção, uma das duas porções exteriores (LS1, LS2) ou as duas da banda de rodagem poderão compreender um tal material e outros materiais de borracha que possuem outras propriedades mecânicas em porções específicas da banda de rodagem com objetivos - por exemplo - de melhoria do desgaste localizado ou da resistência da banda de rodagem. De acordo com a invenção toda a banda de rodagem poderá ser constituída por esse material de borracha ainda que seja apenas com o objetivo de baixar o custo de fabricação.

[0027] As duas porções axialmente exteriores da banda de rodagem podem eventualmente conter um ou vários sulcos circunferenciais para diminuir o risco de aquaplanagem sobre solo molhado. Para pneumáticos de turismo, esses sulcos circunferenciais representam geralmente uma pequena largura da área de contato e não têm impacto conhecido sobre a flambagem dos monofilamentos.

[0028] Os monofilamentos podem ter qualquer forma de seção, sabendo que as seções oblongas representam uma vantagem sobre as seções circulares de mesma menor dimensão pois a inércia de flexão das mesmas e, portanto, a resistência delas à flambagem 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, esta largura sendo tomada perpendicularmente à direção dos monofilamentos da camada de trabalho considerada. A distância entre elementos de reforço consecutivos pode ser fixa ou variável. A colocação dos elementos de reforço na fabricação pode ser efetuada por camada, por pequenas tiras ou de modo unitário.

[0029] Por outro lado, a resistência à flambagem de um monofilamento depende também da resistência dos filamentos adjacentes, um início de flambagem que pode acarretar assim um outro 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 de densidade dos monofilamentos mas também preencher uma condição que tem como objetivo a resistência da camada de trabalho a saber a resistência à ruptura Rc de cada camada de trabalho que deve ser 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 a seção dos monofilamentos em mm2 e d a densidade de monofilamentos da camada de trabalho considerada, em número de monofilamentos por dm.

[0030] Para um pneumático para o qual nenhum sentido de montagem é imposto, uma solução consiste em aplicar a invenção nas duas porções mais axialmente exteriores da banda de rodagem.

[0031] Para um pneumático para o qual um sentido de montagem é imposto, uma possibilidade é a de só aplicar a invenção na porção mais axialmente exterior da banda de rodagem, situada no lado exterior do veículo.

[0032] As esculturas das bandas de rodagem dos pneumáticos de veículo de turismo são habitualmente ou substancialmente simétricas, ou substancialmente antissimétricas, ou substancialmente assimétricas.

[0033] Um material de borracha M da banda de rodagem, destinado a estar em contato como solo, flexível, a saber tal que sua dureza Shore seja pelo menos igual a 48 e no máximo igual a 60, é com frequência penalizado em desempenho de desgaste devido a sua flexibilidade. No entanto um tal material de borracha flexível é caracterizado possivelmente por uma baixa histerese, a saber, tem uma propriedade dinâmica tan(d)max medida a 23°C pelo menos igual a 0,12 e no máximo igual a 0,30.

[0034] A propriedade dinâmica tan(δ)max é medida em um analisador de viscosidade (Metravib VA4000), de acordo com a norma ASTM D 5992-96. É registrada a resposta de uma amostra de composição vulcanizada (corpo de prova cilíndrico de 4 mm de espessura e de 400 mm2 de seção), submetida a uma solicitação sinusoidal em cisalhamento simples alternado, na frequência de 10 Hz, a 23°C. É efetuada uma varredura em amplitude de deformação de 0 % a 50 % (ciclo de ida), e depois de 50 % a 0 % (ciclo de volta). Para o ciclo de volta é medido o valor máximo de tan(δ) observado tan(δ)max. Quanto menor for o valor de tan(δ), melhor será a resistência à rodagem do pneumático.

[0035] Essa característica associada a uma escultura adequada pode trazer uma melhoria da resistência à rodagem. Como a utilização dos monofilamentos visa o ganho de massa e a melhoria da resistência à rodagem, é vantajoso utilizar materiais de borracha que têm essa propriedade histerética para a invenção.

[0036] É vantajoso que um recorte axialmente exterior desemboque axialmente no exterior de uma porção axialmente exterior da banda de rodagem a fim de poder evacuar a água estocada dentro do recorte para o exterior da área de contato em caso de rodagem sobre uma estrada molhada.

[0037] Preferencialmente, quando a banda de rodagem compreende pelo menos um sulco circunferencial, um recorte axialmente exterior desemboca axialmente no interior de um sulco circunferencial da banda de rodagem a fim de poder evacuar a água estocada dentro do recorte para o principal meio de estocagem da água em caso de rodagem sobre uma estrada molhada.

[0038] É vantajoso para a aderência que pelo menos uma das porções axialmente exteriores da banda de rodagem tenha recortes dos quais a profundidade é próxima da espessura da banda de rodagem a fim de garantir os desempenhos de aderência do pneumático uma vez que ele está gasto, a saber recortes com uma profundidade D pelo menos igual a 5 mm e espaçados, de acordo com a direção circunferencial (XX’) do pneumático, de um passo circunferencial P pelo menos igual a 4 mm. O passo circunferencial é a distância circunferencial média na porções mais axialmente exterior considerada da banda de rodagem entre os perfis lineares médios de dois recortes axialmente exteriores circunferencialmente consecutivos. Habitualmente, as bandas de rodagem dos pneumáticos podem apresentar passos circunferenciais variáveis notadamente para limitar o ruído por ocasião da rodagem.

[0039] Para o desempenho em aderência é também preferido que os recortes axialmente exteriores sejam espaçados, de acordo com a direção circunferencial (XX’) do pneumático, de um passo circunferencial P no máximo igual a 50 mm, a fim de evitar uma densidade dos recortes muito pequena que leva a um desempenho em aderência inadequado.

[0040] Uma solução preferida é que um recorte axialmente exterior seja munido de ponte. Uma ponte de goma em um recorte corresponde a uma diminuição local da profundidade desse recorte. Essa solução permite limitar os deslocamentos relativos das faces laterais principais em todas as direções. Elas têm em contrapartida a desvantagem de se opor à colocação no plano e portanto prejudicar a resistência à rodagem e de se opor à circulação da água no fundo do recorte. Para facilitar a colocação no plano e assim melhorar a resistência à rodagem, as pontes de goma podem compreender uma incisão.

[0041] Preferencialmente a profundidade D dos recortes axialmente exteriores é no máximo igual a 8 mm para evitar uma flexibilidade da escultura grande demais e perdas de desempenho em desgaste e em resistência à rodagem.

[0042] É especialmente vantajoso que a distância radial D1 entre a face de fundo dos recortes axialmente exteriores e a armadura de topo seja pelo menos igual a 1 mm. De fato, essa quantidade mínima de materiais de borracha permite proteger o topo das agressões e das perfurações por obstáculos, seixos, fragmentos quaisquer que se encontram sobre o solo.

[0043] É preferido que a distância radial D1 entre a face de fundo dos recortes axialmente exteriores e da armadura de topo seja no máximo igual a 3.5 mm para obter um pneumático de alto desempenho em resistência à rodagem.

[0044] Uma solução preferida, notadamente para o desempenho em ruído, é que todos os recortes axialmente exteriores sejam incisões.

[0045] 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.

[0046] Preferencialmente cada camada de trabalho compreende elementos de reforço constituídos por fios metálicos unitários ou monofilamentos que têm uma seção da qual a 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.

[0047] Uma solução preferida é que cada camada de trabalho compreenda elementos de reforço que formam, com a direção circunferencial (XX’) do pneumático, um ângulo 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.

[0048] 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 a resistência das misturas de borracha que trabalham em cisalhamento entre os elementos de reforço e a resistência desses últimos em tração e compressão.

[0049] Os elementos de reforço das camadas de trabalho podem ser retilíneos ou não. Eles podem ser pré-formados, 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 carbono tais como aqueles utilizados nos cabos de tipo “steel cords”; mas é naturalmente possível utilizar outros aços, por exemplo aços inoxidáveis, ou outras ligas.

[0050] Quando um aço carbono é utilizado, seu teor em carbono (% em peso de aço) é de preferência compreendido dentro de um domínio de 0,8 % a 1,2 %. A invenção se aplica em especial a aços do tipo steel cord de muito alta resistência (dito “SHT” para “Super High Tensile”), ultra alta resistência (dito “UHT” para “Ultra High Tensile” ou “MT” para “Mega Tensile”). Os reforços feitos de aço carbono têm nesse caso uma resistência 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 %.

[0051] 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.

[0052] O aço utilizado, que se trate em especial de um aço 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 dos mesmos à borracha, por exemplo uma fina camada de Co, Ni, Al, de uma liga de dois ou mais dos compostos Cu, Zn, Al, Ni, Co, Sn.

[0053] Preferencialmente, os elementos de reforço da pelo menos uma camada de reforço são feitos de tecido 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 a esse tipo de uso em razão da pouca massa e da rigidez elevada dos mesmos. A distância entre elementos de reforço consecutivos da camada de reforço pode ser fixa ou variável. A colocação dos elementos de reforço na fabricação pode ser efetuada por camada, por pequena tira ou de modo unitário.

[0054] É vantajoso que a armadura de reforço seja radialmente exterior à armadura de trabalho para uma boa duração dessa última em resistência.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0055] As características e outras vantagens da invenção serão melhor compreendidas com o auxílio das figuras 1 a 3, as ditas figuras não estando 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 o 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 perfis meridianos radialmente exteriores da banda de rodagem de um pneumático de turismo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[0056] 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 rodagem 21. Nas porções axialmente exteriores 22 e 23 da banda de rodagem, são dispostos sulcos 26, recortes axialmente exteriores entre os quais incisões 24 s ranhuras 25. O pneumático compreende por outro lado uma armadura de topo 3 que compreende uma armadura de trabalho 4 e uma armadura de reforço 5, a armadura de trabalho compreendendo 2 camadas de trabalho 41 e 42. A figura 1 representa por outro lado recortes cegos, caolhos, transpassantes axialmente exteriormente ou interiormente simples e complexos, a saber com faces laterais paralelas ou com faces laterais com porções em ziguezague ou sinusoidais na direção principal do recorte ou em sua profundidade de maneira a bloquear certos deslocamentos relativos das 2 faces laterais.

[0057] 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°.

[0058] 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 22 e 23 da banda de rodagem, assim como a largura total da banda de rodagem do pneumático LT. Estão representadas também a profundidade D de um recorte axialmente exterior 24, 25 e a distância D1 entre a face de fundo 243 de um recorte axialmente exterior 24 e a armadura de topo 3 medida em um corte meridiano do pneumático. 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 para isso a distância entre os dois talões idêntica a aquela do pneumático montado em seu aro e pouco inflado.

[0059] 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 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 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 rodagem em qualquer ponto da dita superfície de rodagem dentro da zona de transição na direção do flanco. A primeira borda axial 7 é o ponto pelo qual o ângulo β entre a dita tangente e uma direção axial YY’ é igual a 30°. Quando existem vários pontos para os quais o ângulo J entre a dita tangente e uma direção axial é igual a 30°, é escolhido o ponto que é radialmente o mais exterior. Será procedido da mesma maneira para determinar a segunda borda axial da banda de rodagem.

[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, com diâmetro de 0,3 mm, distribuídos de acordo com uma densidade de 158 fios por dm e que formam, com a direção circunferencial XX’, ângulos respectivamente iguais a 25° e -25°. Os monofilamentos têm uma resistência à ruptura Rm igual a 3500 MPa e as camadas de trabalho têm cada uma delas uma resistência à ruptura Rc igual a 39 000 N/dm. O pneumático compreende recortes axialmente exteriores nas duas porções axialmente exteriores da banda de rodagem do pneumático que têm uma largura axial igual a 0,21 vezes a largura axial da banda de rodagem. A distância radial D1 entre a face de fundo dos recortes axialmente exteriores e a armadura de topo é pelo menos igual a 2 mm.

[0061] Diferentes pneumáticos foram calculados. O pneumático A, que não realiza a invenção, compreende ranhuras de largura igual a 5 mm e de profundidade igual a 6.5 mm. O material de borracha das duas porções axialmente exteriores da banda de rodagem desse pneumático A que não realiza a invenção, destinado a estar em contato com o solo por ocasião da rodagem, é um material caracterizado por sua rigidez elevada própria para obter um bom compromisso desgaste e comportamento. As propriedades desse material de borracha são uma dureza Shore igual a 67 e uma tan(δ)max igual a 0,35.

[0062] O pneumático B, de acordo com a invenção, é em todos os pontos idêntico ao pneumático A exceto pelo fato de que o material de borracha das duas porções exteriores da banda de rodagem desse pneumático B de acordo com a invenção, destinado a estar em contato com o solo por ocasião da rodagem, é um material caracterizado por sua pouca rigidez: As propriedades desse material de borracha são uma dureza Shore igual a 52 e uma tan(δ)max igual a 0,17.

[0063] 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 em veículo de turismo. Duas situações foram modeladas, que representam as condições vistas pelo pneumático quando o veículo faz uma curva sob uma aceleração lateral de 0,3 g e 0,7 g. A 0,3 g de aceleração transversal, o pneumático é submetido a um esforço lateral (Fy) de 150 daN e a um esforço vertical (Fz) de 568 daN para uma inclinação do eixo das rodas de 0,68°. A 0,7 g de aceleração transversal, o pneumático é submetido a um esforço lateral (Fy) de 424 daN e a um esforço vertical (Fz) de 701 daN para uma inclinação do eixo das rodas de 3°. A utilização, no pneumático B de acordo com a invenção, de um material de borracha, nas duas porções axialmente exteriores da banda de rodagem, destinada e estar em contato com o solo, permite diminuir a amplitude das tensões calculadas nos monofilamentos mais solicitados de 6,5 % para os dois níveis de solicitação em relação a essas mesmas tensões calculadas nas mesmas condições de solicitação no pneumático A.

[0064] Por outro lado, o ganho em resistência à rodagem com a utilização do material da banda de rodagem do pneumático B comparativamente ao pneumático A é pelo menos igual a 15 %.

Claims

1. Pneumático (1) para veículo de turismo, compreendendo: • uma banda de rodagem (2) destinada a entrar em contato com um solo por intermédio de uma superfície 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, compreendendo pelo menos um material de borracha M destinado a estar em contato com o solo quando da rodagem, • pelo menos uma porção axialmente exterior (22, 23) compreendendo recortes axialmente exteriores (24, 25), um recorte axialmente exterior (24, 25) formando um espaço que desemboca na superfície de rodagem (21) e sendo delimitado por pelo menos duas faces laterais principais (241, 242) ligadas por uma face de fundo (243), • os recortes axialmente exteriores (24, 25) tendo uma profundidade D definida pela distância radial máxima entre a superfície de rodagem (21) e a face de fundo (243), • o pneumático compreendendo adicionalmente uma armadura de topo (3) radialmente interior à banda de rodagem (2), • a armadura de topo (3) compreendendo uma armadura de trabalho (4) e uma armadura de reforço (5), • a armadura de trabalho (4) sendo constituída por duas camadas de trabalho (41, 42) compreendendo, 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 lona sendo constituídos por fios metálicos unitários 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 dos 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, • a armadura de reforço (5) compreendendo pelo menos uma camada de reforço 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 valor absoluto, 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 dos monofilamentos em mm2 e d é a densidade de monofilamentos da camada de trabalho considerada, em número de monofilamentos por dm, caracterizado pelo fato de que em pelo menos uma das duas porções axialmente exteriores (LS1, LS2), o pelo menos um material de borracha M destinado a estar em contato com o solo por ocasião da rodagem, tem uma dureza Shore pelo menos igual a 48 e no máximo igual a 60.

2. Pneumático de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de borracha M, em pelo menos uma das duas porções axialmente exteriores (LS1, LS2) e destinado a entrar em contato com o solo por ocasião da rodagem, tem uma propriedade dinâmica tan(d)max medida a 23°C pelo menos igual a 0,12 e no máximo igual a 0,30.

3. Pneumático de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que recortes axialmente exteriores (24, 25) têm uma profundidade D pelo menos igual a 5 mm e são espaçados, de acordo com a direção circunferencial (XX’) do pneumático, de um passo circunferencial P pelo menos igual a 4 mm.

4. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os recortes axialmente exteriores (24, 25) são espaçados, de acordo com a direção circunferencial (XX’) do pneumático, de um passo 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 profundidade D dos recortes axialmente exteriores (24, 25) é no máximo igual a 8 mm.

6. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a distância radial D1 entre a face de fundo (243) dos recortes axialmente exteriores (24) e a armadura de topo (3) é pelo menos igual a 1 mm.

7. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a distância radial D1 entre a face de fundo (243) dos recortes axialmente exteriores (24) e a armadura de topo (3) é no máximo igual a 3.5 mm.

8. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que as duas porções axialmente exteriores (22, 23) da banda de rodagem (2) têm, cada uma delas, uma largura axial (LS1, LS2) no máximo igual a 0,2 vezes a largura axial LT.

9. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que cada camada de trabalho (41, 42) compreende elementos de reforço constituídos por fios metálicos unitários ou monofilamentos que têm um diâmetro pelo menos igual a 0,3 mm e no máximo igual a 0,37 mm.

10. Pneumático de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que cada camada de trabalho (41, 42) compreende elementos de reforço, que formam, com a direção circunferencial (XX’) do pneumático, um ângulo (A1, A2) pelo menos igual a 22° e no máximo igual a 35°.