BR112020018369B1 - Armadura de proteção com camadas diferenciadas para pneumático para veículo pesado de tipo de engenharia civil - Google Patents

Abstract

ARMADURA DE PROTEÇÃO COM CAMADAS DIFERENCIADAS PARA PNEUMÁTICO PARA VEÍCULO PESADO DE TIPO DE ENGENHARIA CIVIL. A presente invenção tem como objeto um pneumático radial (1), para veículo de tipo de engenharia civil, e visa diminuir o risco de desencapamento do pneumático, por ocasião de uma rodagem sobre pedras cortantes, ao mesmo tempo em que garante uma boa resistência à fissuração da armadura de topo. O pneumático (1) compreende uma armadura de proteção (5) que compreende duas camadas de proteção (51, 52), a camada de proteção radialmente mais interior (51) compreendendo reforços metálicos elásticos que têm um diâmetro D1 distribuídos axialmente de acordo com um passo axial P1, e a camada de proteção radialmente mais exterior (52) compreendendo reforços metálicos elásticos que têm um diâmetro D2 distribuídos axialmente de acordo com um passo axial P2. De acordo com a invenção, as relações seguintes são verificadas: D1 > D2, P1 > P2, P1 >= 1,2*D1 e P2 >= 1,2*D2, 2,5 = (D1*P1) / (D2*P2) = 5.

Description

[0001] A presente invenção tem como objeto um pneumático radial, destinado a equipar um veículo pesado de tipo de engenharia civil, e se refere mais especialmente à armadura de topo de um tal pneumático, e ainda mais especialmente a sua armadura de proteção.

[0002] Tipicamente um pneumático radial para veículo pesado de tipo de engenharia civil, no sentido da norma da European Tyre and Rim Technical Organisation ou ETRTO, é destinado a ser montado em um aro do qual o diâmetro é pelo menos igual a 63,5 cm (25 polegadas). Ainda que não limitada a esse tipo de aplicação, a invenção é descrita para um pneumático radial de grande dimensão, destinado a ser montado em um caminhão basculante, veículo de transporte de materiais extraídos de pedreiras ou de minas de superfície, por intermédio de um aro do qual o diâmetro é pelo menos igual a 124,5 cm (49 polegadas) e pode atingir 144,8 cm (57 polegadas), e mesmo 160 cm (63 polegadas).

[0003] 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. A direção circunferencial é tangente à circunferência do pneumático.

[0004] No que se segue, as expressões “radialmente interior”, respectivamente “radialmente exterior” significam “mais próximo”, respectivamente “mais afastado do eixo de rotação do pneumático”. Por “axialmente interior”, respectivamente “axialmente exterior”, é entendido “mais próximo”, respectivamente “mais afastado do plano equatorial do pneumático”, o plano equatorial do pneumático sendo o plano que passa pelo meio da superfície de rodagem e que é perpendicular ao eixo de rotação.

[0005] De modo geral um pneumático compreende uma banda de rodagem, destinada a entrar em contato com um solo por intermédio de uma superfície de rodagem, da qual as duas extremidades axiais são ligadas por intermédio de dois flancos a dois talões que asseguram a ligação mecânica entre o pneumático e o aro sobre o qual ele é destinado a ser montado.

[0006] Um pneumático radial compreende por outro lado uma armadura de reforço, constituída por uma armadura de topo, radialmente interior à banda de rodagem, e por uma armadura de carcaça, radialmente interior à armadura de topo.

[0007] A armadura de carcaça de um pneumático radial para veículo pesado de tipo de engenharia civil compreende habitualmente pelo menos uma camada de carcaça que compreende reforços geralmente metálicos, revestidos com um material polimérico de tipo elastômero ou elastomérico, obtido por misturação e chamado de mistura de revestimento. Uma camada de carcaça compreende uma parte principal, que liga os dois talões entre si e que se enrola geralmente, em cada talão, do interior para o exterior do pneumático em torno de um elemento de reforço circunferencial na maior parte das vezes metálico chamado de cabo, para formar um reviramento. Os reforços metálicos de uma camada de carcaça são substancialmente paralelos entre si e formam, com a direção circunferencial, um ângulo compreendido entre 85° e 95°.

[0008] A armadura de topo de um pneumático radial para veículo pesado de tipo de engenharia civil compreende uma superposição de camadas de topo que se estendem circunferencialmente, radialmente no exterior da armadura de carcaça. Cada camada de topo é constituída por reforços geralmente metálicos, paralelos entre si e revestidos com um material polimérico de tipo elastômero ou mistura de revestimento.

[0009] Dentre as camadas de topo, são distinguidas usualmente as camadas de proteção, constitutivas da armadura de proteção e que estão radialmente as mais no exterior, e as camadas de trabalho, constitutivas da armadura de trabalho e que são radialmente compreendidas entre a armadura de proteção e a armadura de carcaça.

[0010] A armadura de proteção, que compreende pelo menos uma camada de proteção, protege essencialmente as camadas de trabalho das agressões mecânicas ou físico-químicas, suscetíveis de se propagarem através da banda de rodagem radialmente para o interior do pneumático.

[0011] A armadura de proteção compreende com frequência duas camadas de proteção, radialmente superpostas, formadas por reforços metálicos elásticos, paralelos entre si em cada camada e cruzados de uma camada para a seguinte, formando assim, com a direção circunferencial, ângulos pelo menos iguais a 10° e no máximo iguais a 35°.

[0012] A armadura de trabalho, que compreende pelo menos duas camadas de trabalho, tem como função cinturar o pneumático e conferir ao mesmo rigidez e aderência à estrada. Ela retoma ao mesmo tempo solicitações mecânicas de inflação, geradas pela pressão de inflação do pneumático e transmitidas pela armadura de carcaça, e solicitações mecânicas de rodagem, geradas pela rodagem do pneumático sobre um solo e transmitidas pela banda de rodagem. Ela deve por outro lado resistir à oxidação e aos choques e perfurações, graças a sua composição intrínseca e a aquela da armadura de proteção.

[0013] A armadura de trabalho compreende usualmente duas camadas de trabalho, radialmente superpostas, formadas por reforços metálicos não extensíveis, paralelos entre si em cada camada e cruzados de uma camada para a seguinte, formando assim, com a direção circunferencial, ângulos no máximo iguais a 60°, e, de preferência, pelo menos iguais a 15° e no máximo iguais a 45°.

[0014] Para diminuir as solicitações mecânicas de inflação transmitidas à armadura de trabalho, é conhecido dispor, radialmente no exterior da armadura de carcaça, uma armadura de guarnecimento. A armadura de guarnecimento, cuja função é a de retomar pelo menos em parte as solicitações mecânicas de inflação, melhora a resistência da armadura de topo por um enrijecimento da armadura de topo. A armadura de guarnecimento pode ser posicionada radialmente no interior da armadura de trabalho, entre as duas camadas de trabalho da armadura de trabalho, ou radialmente no exterior da armadura de trabalho.

[0015] A armadura de guarnecimento compreende usualmente duas camadas de guarnecimento, radialmente superpostas, formadas por reforços metálicos, paralelos entre si em cada camada e cruzados de uma camada para a seguinte, formando assim, com a direção circunferencial, ângulos no máximo iguais a 10°.

[0016] No que diz espeito aos reforços metálicos, um reforço metálico é caracterizado mecanicamente por uma curva que representa a força de tração (em N), aplicada ao reforço metálico, em função de seu alongamento relativo (em %), dita curva força-alongamento. Dessa curva força-alongamento são deduzidas características mecânicas em tração do reforço metálico, tais como o alongamento estrutural As (em %), o alongamento total na ruptura At (em %), a força na ruptura Fm (carga máxima em N) e a resistência à ruptura Rm (em MPa), essas características sendo medidas de acordo com a norma ISO 6892 de 1984.

[0017] O alongamento total na ruptura At do reforço metálico é, por definição, a soma de seus alongamentos estrutural, elástico e plástico (At = As + Ae + Ap). O alongamento estrutural As resulta do posicionamento relativo dos fios metálicos constitutivos do reforço metálico sob um pequeno esforço de tração. O alongamento elástico Ae resulta da própria elasticidade do metal dos fios metálicos, que constituem o reforço metálico, tomados individualmente, o comportamento do metal de acordo com uma lei de Hooke. O alongamento plástico Ap resulta da plasticidade, quer dizer da deformação irreversível, acima do limite de elasticidade, do metal desses fios metálicos tomados individualmente. Esses diferentes alongamentos assim como suas significações respectivas, bem conhecidos pelo profissional, são descritos, por exemplo, nos documentos US5843583, WO2005/014925 e WO2007/090603.

[0018] É definido também, em qualquer ponto da curva força-alongamento de um reforço metálico, um módulo em extensão, expresso em GPa, que representa a inclinação da reta tangente à curva força-alongamento nesse ponto. Em especial, é chamado de módulo elástico em extensão ou módulo de Young, o módulo em extensão da parte linear elástica da curva força-alongamento.

[0019] Dentre os reforços metálicos, são distinguidos usualmente os reforços metálicos elásticos, tais como aqueles utilizados nas camadas de proteção, e os reforços metálicos não extensíveis ou inextensíveis, tais como aqueles utilizados nas camadas de trabalho.

[0020] Um reforço metálico elástico é caracterizado por um alongamento estrutural As pelo menos igual a 1 % e um alongamento total em ruptura At pelo menos igual a 4 %. Por outro lado, um reforço metálico elástico tem um módulo elástico em extensão no máximo igual a 150 GPa, e compreendido usualmente entre 40 GPa e 150 GPa.

[0021] Um reforço metálico não extensível é caracterizado por um alongamento total At sob uma força de tração igual a 10 % da força em ruptura Fm, no máximo igual a 0,2 %. Por outro lado, um reforço metálico não extensível tem um módulo elástico em extensão compreendido usualmente entre 150 GPa e 200 GPa.

[0022] Por ocasião da rodagem do pneumático sobre pedras mais ou menos cortantes presentes sobre as pistas sobre as quais circulam os caminhões basculantes, os inventores observaram que a banda de rodagem de um pneumático é frequentemente submetida a cortes suscetíveis de atravessar a mesma radialmente para o interior até a armadura de proteção, que desacelera notoriamente a propagação das fissuras, iniciadas pelos cortes, até a armadura de trabalho. Para assegurar essa função de desaceleração da fissuração, as camadas de proteção são usualmente constituídas por reforços metálicos elásticos revestidos com uma mistura elastomérica de revestimento, que apresentam a vantagem de conferir à armadura de proteção uma certa flexibilidade, e portanto uma aptidão às deformações por ocasião da rodagem sobre obstáculos tais como pedras, ao mesmo tempo em que garantem uma resistência à ruptura da armadura de proteção suficiente.

[0023] Foi, no entanto, constatado pelos inventores que, depois do aparecimento de cortes na banda de rodagem, essa última podia se separar prematuramente da armadura de proteção. Em outros termos, a armadura de proteção bloqueia na quase totalidade a propagação das fissuras radialmente para o interior da armadura de topo e só permite uma fissuração na interface da banda de rodagem e da armadura de proteção, que pode acarretar uma separação prematura da banda de rodagem, ou desencapamento do pneumático.

[0024] Os inventores se deram como objetivo, para um pneumático radial para veículo pesado de tipo de engenharia civil que compreende uma armadura de topo, radialmente interior a uma banda de rodagem e radialmente exterior a uma armadura de carcaça, - a armadura de topo compreendendo, radialmente do exterior para o interior, uma armadura de proteção e uma armadura de trabalho, - a armadura de proteção compreendendo duas camadas de proteção que compreendem cada uma delas reforços metálicos elásticos que têm um módulo elástico em extensão no máximo igual a 150 GPa, revestidos com um material elastomérico, paralelos entre si e que formam, com uma direção circunferencial tangente à circunferência do pneumático, um ângulo pelo menos igual a 10°, e cruzados de uma camada de proteção para a seguinte, - a camada de proteção radialmente mais interior tendo uma largura axial LP1 e compreendendo reforços metálicos elásticos que têm um diâmetro D1 distribuídos axialmente de acordo com um passo axial P1, - a camada de proteção radialmente mais exterior compreendendo reforços metálicos elásticos que têm um diâmetro D2 distribuídos axialmente de acordo com um passo axial P2, - a armadura de trabalho compreendendo duas camadas de trabalho que compreendem respectivamente reforços metálicos não extensíveis que têm um módulo elástico em extensão superior a 150 GPa e no máximo igual a 200 GPa, revestidos com um material elastomérico, paralelos entre si, que formam, com a direção circunferencial, um ângulo pelo menos igual a 15° no máximo igual a 45°, e cruzados de uma camada de trabalho para a seguinte, - a camada de trabalho radialmente mais interior tendo uma largura axial LT1 no máximo igual à largura axial LP1, - os reforços metálicos elásticos respectivos da camada de proteção radialmente mais interior e da camada de proteção radialmente mais exterior verificando as relações seguintes: • D1 > D2 • P1 > P2 • P1 ≥ 1,2*D1 e P2 ≥ 1,2*D2 • 2,5 ≤ (D1*P1) / (D2*P2) ≤ 5

[0025] Os inventores, visando diminuir o risco de desencapamento do pneumático, depois dos cortes acidentais da banda de rodagem, propõem, na presente invenção, uma armadura de proteção que compreende duas camadas de proteção com reforços metálicos elásticos geometricamente diferentes entre as duas camadas de proteção.

[0026] Mais precisamente, a camada de proteção radialmente mais interior, que excede em relação à camada de trabalho radialmente mais interior, compreende reforços que têm um diâmetro D1 superior ao diâmetro D2 dos reforços da camada de proteção radialmente mais exterior, e que são distribuídos de acordo com um passo axial P1 superior ao passo axial P2 que separa os reforços da camada de proteção radialmente mais exterior. Em outros termos, a armadura de proteção é constituída por uma camada de proteção radialmente mais interior com reforços de grande diâmetro e uma camada de proteção radialmente mais exterior com reforços de pequeno diâmetro.

[0027] Uma camada de proteção radialmente mais exterior com reforços de pequeno diâmetro permite evitar o bloqueio da fissuração, gerada pelos cortes da banda de rodagem, radialmente para o interior da armadura de proteção. De fato, reforços com um diâmetro muito grande, e portanto rígidos demais, favorecem um bloqueio da fissuração radial que acarreta uma propagação de fissura na superfície radialmente exterior da camada de proteção radialmente mais exterior, gerando a formação de bolsas de fissuração, e depois uma coalescência das bolsas de fissuração assim formadas que pode acarretar com o tempo uma separação entre a banda de rodagem e a armadura de proteção. A escolha de um diâmetro de reforço suficientemente pequeno permite evitar esse inconveniente e permitir pelo menos parcialmente uma propagação radial das fissuras na direção da camada de proteção radialmente mais interior.

[0028] Por outro lado uma camada de proteção radialmente mais interior com reforços de grande diâmetro permite, por um lado, bloquear a fissuração radial na direção da armadura de trabalho, especialmente danosa do ponto de vista da resistência da armadura de topo, e, por outro lado, compensar a menor rigidez da camada de proteção radialmente mais exterior que compreende reforços menores e, por consequência, garantir uma rigidez global suficiente da armadura de proteção.

[0029] Além disso, para cada camada de proteção, o passo axial entre dois reforços consecutivos deve ser superior a 1,2 vezes o diâmetro de reforço, por um lado, para garantir uma ligação satisfatória, e portanto uma boa ancoragem, com as misturas elastomérica radialmente em contato com a dita camada de proteção, e por outro lado, para evitar qualquer contato entre os reforços e, por consequência, para diminuir o risco de propagação de corrosão associado.

[0030] Finalmente, a razão (D1*P1) / (D2*P2) entre as seções inter-reforços respectivamente D1*P1 da camada de proteção radialmente mais interior, caracterizada por uma espessura radial D1 e uma largura axial P1, e D2*P2 da camada de proteção radialmente mais exterior, caracterizada por uma espessura radial D2 e uma largura axial P2, deve ser compreendida dentro de uma faixa de valores determinada. Aquém do limite inferior dessa faixa de valores igual a 2,5, ou o risco de fissuração na extremidade axial da camada de proteção radialmente mais interior se torna alto demais (no caso em que a seção inter-reforços D1*P1 é pequena demais), ou a propagação da fissuração radial através da camada de proteção radialmente mais exterior se torna grande demais (no caso em que a seção inter- reforços D2*P2 é grande demais). Acima do limite superior dessa faixa de valores igual a 5, ou a propagação da fissuração radial através da camada de proteção radialmente mais interior na direção da armadura de trabalho se torna grande demais (no caso em que a seção inter-reforços D1*P1 é grande demais), ou a propagação da fissuração na superfície radialmente exterior da camada de proteção radialmente mais exterior se torna grande demais, com um risco de desencapamento aumentado ((no caso em que a seção inter-reforços D2*P2 é pequena demais).

[0031] Preferencialmente os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais interior têm um diâmetro D1 pelo menos igual a 3 mm, de preferência pelo menos igual a 3,5 mm. Um diâmetro D1 mínimo, igual a 3 mm, para os reforços da camada de proteção radialmente mais interior, permite um bloqueio eficaz da fissuração radial na direção da armadura de trabalho e um nível de rigidez global suficiente da armadura de proteção.

[0032] Também preferencialmente os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais exterior têm um diâmetro D2 no máximo igual a 2,5 mm. Um diâmetro D2 máximo, igual a 2,5 mm, para os reforços da camada de proteção radialmente mais exterior, permite evitar um bloqueio total da fissuração radial na direção da armadura de trabalho, e portanto uma propagação de fissuração exclusivamente superficial que pode acarretar um desencapamento do pneumático.

[0033] Vantajosamente os reforços metálicos elásticos respectivos da camada de proteção radialmente mais interior e da camada de proteção radialmente mais exterior verificam a relação 2,8 < (D1 *P1) / (D2*P2) < 4,8. Essa faixa de valores restrita permite resolver o problema técnico visado de modo ainda mais ótimo.

[0034] Ainda vantajosamente os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais interior são radialmente posicionados, em relação aos reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais exterior, a uma distância radial E pelo menos igual a 0,8 mm e no máximo igual a 2 mm. A distância radial E é a espessura de mistura elastomérica radialmente compreendida entre os reforços da camada de proteção radialmente mais interior e aqueles da camada de proteção radialmente mais exterior. Aquém de 0,8 mm, essa distância radial se torna pequena demais e apresenta o risco de acarretar um contato entre reforços respectivos de cada camada de proteção e, portanto, um risco aumentado de propagação de corrosão entre as duas camadas de proteção. Acima de 2 mm, essa distância radial se torna grande demais e apresenta o risco de acarretar um aumento de temperatura das misturas elastoméricas radialmente intercaladas entre os reforços respectivos das duas camadas de proteção e, portanto, a degradação eventual das mesmas, o que pode provocar uma separação das duas camadas de proteção.

[0035] Vantajosamente, a camada de proteção radialmente mais interior tendo uma força em ruptura Rm1, a camada de proteção radialmente mais interior tem uma força em ruptura Rm1 pelo menos igual a 1500 daN/cm. Essa força em ruptura Rm1 da dita camada de proteção depende das características geométricas, tais como o diâmetro D1 de reforço e o passo axial P1 entre os reforços, assim como da resistência à ruptura Fm1 de cada reforço.

[0036] Também vantajosamente, a camada de proteção radialmente mais exterior tendo uma força em ruptura Rm2, a camada de proteção radialmente mais exterior tem uma força em ruptura Rm2 no máximo igual a 1200 daN/cm. Essa força em ruptura Rm2 da dita camada de proteção depende das características geométricas, tais como o diâmetro D2 de reforço e o passo axial P2 entre os reforços, assim como da resistência à ruptura Fm2 de cada reforço.

[0037] De acordo com um modo de realização preferido dos reforços metálicos elásticos, os reforços metálicos elásticos das camadas de proteção são cabos multicordões de estrutura 1xN que compreendem uma única camada de N cordões enrolados em hélice, cada cordão compreendendo uma camada interna de M fios internos enrolados em hélice e uma camada externa de K fios externos enrolados em hélice em torno da camada interna. Esse tipo de estrutura confere ao reforço um comportamento elástico tal como definido precedentemente.

[0038] De acordo com uma primeira variante do modo de realização preferido dos reforços metálicos elásticos, a única camada de N cordões, enrolados em hélice, compreende N = 3 ou N = 4 cordões, de preferência N = 4 cordões.

[0039] De acordo com uma segunda variante do modo de realização preferido dos reforços metálicos elásticos, a camada interna de M fios internos, enrolados em hélice, de cada cordão compreende M = 1, 2, 3, 4 ou 5 fios internos.

[0040] Para os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais interior, a camada interna de M fios internos, enrolados em hélice, de cada cordão compreende de preferência M = 3 fios internos.

[0041] Para os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais exterior, a camada interna de M fios internos, enrolados em hélice, de cada cordão compreende de preferência M = 1 fio interno.

[0042] De acordo com uma terceira variante do modo de realização preferido dos reforços metálicos elásticos, a camada externa de K fios externos, enrolados em hélice em torno da camada interna de cada cordão, compreende K = 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11 fios externos.

[0043] Para os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais interior, a camada externa de K fios externos, enrolados em hélice em torno da camada interna de cada cordão, compreende de preferência K = 8 fios externos.

[0044] Para os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais exterior, a camada externa de K fios externos, enrolados em hélice em torno da camada interna de cada cordão, compreende de preferência K = 5 fios externos.

[0045] De acordo com um modo de realização preferido das camadas de proteção, os reforços metálicos elásticos das camadas de proteção formam, com a direção circunferencial, um ângulo pelo menos igual a 15° e no máximo igual a 35°. Essa é uma faixa de valores correntemente encontrada na concepção das camadas de proteção para os pneumáticos para veículo pesado de tipo de engenharia civil.

[0046] De acordo com um modo de realização preferido da camada de proteção radialmente mais interior, os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais interior formam, com a direção circunferencial, um ângulo igual a aquele formado pelos reforços metálicos não extensíveis da camada de trabalho radialmente mais interior. Esses ângulos são orientados no mesmo sentido em relação ao plano equatorial do pneumático e são, portanto, iguais em valor algébrico. Em outros termos os reforços da dita camada de proteção são paralelos a aqueles da dita camada de trabalho, o que diminui os cisalhamentos e, portanto, o risco de fissuração na proximidade da extremidade axial da dita camada de trabalho.

[0047] De acordo com um modo de realização preferido da camada de proteção radialmente mais exterior, os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais exterior formam, com a direção circunferencial, um ângulo igual a aquele formado pelos reforços metálicos não extensíveis da camada de trabalho radialmente mais exterior. Esses ângulos são orientados no mesmo sentido em relação ao plano equatorial do pneumático e são, portanto, iguais em valor algébrico. Em outros termos os reforços da dita camada de proteção são paralelos a aqueles da dita camada de trabalho.

[0048] De acordo com um modo de realização preferido da armadura de topo, a camada de proteção radialmente mais interior tem uma largura axial LP1 pelo menos igual a 1,05 vezes e no máximo igual a 1,25 vezes a largura axial LT1 da camada de trabalho radialmente mais interior. Aquém de 1,05 vezes a largura axial LT1, a camada de proteção radialmente mais interior não é suficientemente transbordante em relação à camada de trabalho radialmente mais interior para poder assegurar um papel de proteção eficaz em relação ao martelamento. Acima de 1,25 vezes a largura axial LT1, a extremidade axial da camada de proteção radialmente mais interior é bastante próxima da extremidade axial da banda de rodagem, o que aumenta o risco de fissuração entre a extremidade axial da dita camada de proteção e a extremidade axial da banda de rodagem.

[0049] De acordo com um modo de realização preferido da armadura de topo, a armadura de topo compreende uma armadura de guarnecimento que compreende duas camadas de guarnecimento das quais os reforços metálicos respectivos, revestidos com um material elastomérico, paralelos entre si e que formam, com a direção circunferencial, ângulos no máximo iguais a 10°, são cruzados de uma camada de guarnecimento para a seguinte. São distinguidas usualmente as camadas de guarnecimento com ângulo, com reforços que formam ângulos pelo menos iguais a 6° e no máximo iguais a 8°, e as camadas de guarnecimento circunferencial, com reforços substancialmente circunferenciais que formam ângulos próximos de 0° e no máximo iguais a 5°. Os reforços metálicos de camada de guarnecimento põem ser ou elásticos, ou não extensíveis. A armadura de guarnecimento pode ser posicionada radialmente no interior da armadura de trabalho, entre as duas camadas de trabalho da armadura de trabalho, ou radialmente no exterior da armadura de trabalho.

[0050] As características da invenção estão ilustradas pelas figuras 1 e 2 esquemáticas e não representadas na escala, em referência a um pneumático de dimensão 53/80R63: - figura 1: corte meridiano de um topo de pneumático para veículo pesado de tipo caminhão basculante de acordo com a invenção. - figura 2: corte meridiano de uma porção de armadura de proteção de acordo com a invenção.

[0051] Na figura 1, é representado um corte meridiano de um pneumático 1 para veículo pesado de tipo de engenharia civil de dimensão 53/80R63 que compreende uma armadura de topo 3, radialmente interior a uma banda de rodagem 2 e radialmente exterior a uma armadura de carcaça 4. A armadura de topo 3 compreende, radialmente do exterior para o interior, uma armadura de proteção 5, uma armadura de trabalho 6 e uma armadura de guarnecimento 7. A armadura de proteção 5 compreende duas camadas de proteção 51, 52 que compreendem reforços metálicos elásticos revestidos com um material elastomérico, paralelos entre si e que formam um ângulo igual a 33°, com uma direção circunferencial XX’ tangente à circunferência do pneumático, os reforços metálicos respectivos de cada camada de proteção sendo cruzados de uma camada de proteção para a seguinte. A armadura de trabalho 6 compreende duas camadas de trabalho 61, 62 das quais os reforços metálicos respectivos são não extensíveis, revestidos com um material elastomérico, paralelos entre si e que formam, com a direção circunferencial XX’, ângulos respetivamente iguais a 33°, para a camada de trabalho radialmente mais interior 61, e 24°, para a camada de trabalho radialmente mais exterior 62, são cruzados de uma camada de trabalho para a seguinte. A camada de proteção radialmente mais interior 51 é axialmente transbordante em relação à camada de trabalho radialmente mais interior 61, quer dizer que a camada de proteção radialmente mais interior 51 tem uma largura axial LP1 superior à largura axial LT1 da camada de trabalho radialmente mais interior 61. No caso representado, a largura axial LP1 é igual a 1,2 vezes a largura axial LT1. A camada de proteção radialmente mais exterior 52 tem uma largura axial LP2 inferior à largura axial LP1 da camada de proteção radialmente mais interior 51. A armadura de guarnecimento 7 compreende duas camadas de guarnecimento 71, 72 das quais os reforços metálicos respectivos, revestidos com um material elastomérico, paralelos entre si e que formam, com a direção circunferencial XX’, um ângulo compreendido entre 6° e 10°, são cruzados de uma camada de guarnecimento para a seguinte.

[0052] A figura 2 representa um corte meridiano de uma porção de armadura de proteção 5 de acordo com a invenção, que compreende uma camada de proteção radialmente mais interior 51 e uma camada de proteção radialmente mais exterior 52. A camada de proteção radialmente mais interior 51 compreende grandes reforços metálicos elásticos que têm um grande diâmetro D1, vantajosamente pelo menos igual a 3 mm, e que são distribuídos axialmente de acordo com u passo axial P1 pelo menos igual a 1,2*D1, o passo axial sendo a distância axial entre os centros respectivos das seções circulares de dois reforços consecutivos. A camada de proteção radialmente mais exterior 51 compreende pequenos reforços metálicos elásticos que têm um pequeno diâmetro D2, vantajosamente no máximo igual a 2,5 mm, e que são distribuídos axialmente de acordo com um passo axial P2 pelo menos igual a 1,2*D2. As seções inter-reforços respectivamente da camada de proteção radialmente mais interior 51 e da camada de proteção radialmente mais exterior são respectivamente iguais a D1*P1, D1 sendo a espessura radial e P1 sendo a largura axial da seção, e D2*P2, D2 sendo a espessura radial e P2 sendo a largura axial da seção. Por outro lado os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais interior 51 são radialmente posicionados, em relação aos reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais exterior 52, a uma distância radial E, vantajosamente pelo menos igual a 0,8 mm e no máximo igual a 2 mm.

[0053] Os inventores compararam um pneumático de acordo com a invenção I com um pneumático de referência R na dimensão 53/80R63.

[0054] A tabela 1 abaixo apresenta as características técnicas respectivamente do pneumático de referência R e do pneumático de acordo com a invenção I na dimensão 53/80R63 estudada:

[0055] No que diz respeito ao pneumático de referência R, a camada de proteção radialmente mais interior tem uma largura axial LP1 igual a 1120 mm, superior de 120 mm à largura axial LT1 da camada de trabalho radialmente mais interior. Os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais interior são cabos multicordões de estrutura 52.26, quer dizer constituídos por N = 4 cordões, cada cordão compreendendo uma camada interna de M = 4 fios internos e uma camada externa de K = 9 fios externos enrolados em hélice em torno da camada interna, os fios tendo uma seção de diâmetro d = 0,26 mm. Além disso esses reforços têm um módulo elástico em extensão M1 igual a 100 GPa, uma força em ruptura Fm1 igual a 770 daN, um diâmetro D1 igual a 3,1 mm, são distribuídos axialmente de acordo com um passo axial P1 igual a 3,7 mm, e formam, com a direção circunferencial XX’, um ângulo A1 igual a 24°. A camada de proteção radialmente mais exterior tem uma largura axial LP2 igual a 850 mm e, portanto, inferior à largura axial LP1. Os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais interior também são cabos multicordões de estrutura 52.26, que têm um módulo elástico em extensão M2 igual a 100 GPa, uma força em ruptura Fm2 igual a 770 daN, um diâmetro D2 igual a 3,1 mm, são distribuídos axialmente de acordo com um passo axial P2 igual a 3,7 mm, e formam, com a direção circunferencial XX’, um ângulo A2 igual a 24° e oposto ao ângulo A1.

[0056] No que diz respeito ao pneumático de acordo com a invenção I, a camada de proteção radialmente mais interior tem uma largura axial LP1 igual a 1080 mm, superior de 130 mm à largura axial LT1 da camada de trabalho radialmente mais interior. Os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais interior são cabos multicordões de estrutura 44.35, quer dizer constituídos por N = 4 cordões, cada cordão compreendendo uma camada interna de M = 3 fios internos e uma camada externa de K = 8 fios externos enrolados em hélice em torno da camada interna, os fios tendo uma seção de diâmetro d = 0,35 mm. Além disso esses reforços têm um módulo elástico em extensão M1 igual a 120 GPa, uma força em ruptura Fm1 igual a 900 daN, um diâmetro D1 igual a 3,7 mm, são distribuídos axialmente de acordo com um passo axial P1 igual a 4,9 mm, e formam, com a direção circunferencial XX’, um ângulo A1 igual a 33°. A camada de proteção radialmente mais exterior tem uma largura axial LP2 igual a 850 mm e, portanto, inferior à largura axial LP1. Os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais interior também são cabos multicordões de estrutura 24.26, quer dizer constituídos por N = 4 cordões, cada cordão compreendendo uma camada interna de M = 1 fio interno e uma camada externa de K = 5 fios externos enrolados em hélice em torno da camada interna, os fios tendo uma seção de diâmetro d = 0,26 mm. Além disso esses reforços têm um módulo elástico em extensão M2 igual a 110 GPa, uma força em ruptura Fm2 igual a 250 daN, um diâmetro D2 igual a 1,9 mm, são distribuídos axialmente de acordo com um passo axial P2 igual a 2,5 mm, e formam, com a direção circunferencial XX’, um ângulo A2 igual a 33° e oposto ao ângulo A1.

[0057] As características do pneumático de acordo com a invenção I verificam bem as condições essenciais da invenção: • D1, igual a 3,7 mm, é superior a D2, igual a 19 mm, • P1, igual a 4,9 mm, é superior a P2, igual a 2,5 mm, • P1 é igual a 1,32 vezes D1 e, portanto, superior a 1,2 vezes D1, • P2 é igual a 1,32 vezes D2 e, portanto, superior a 1,2 vezes D2, • a razão D1*P1 / D2*P2 é igual a 3,8 e, portanto, compreendida entre 2.5 e 5.

[0058] Os inventores mostraram, em rodagens experimentais com clientes, que a duração de vida do pneumático de acordo com a invenção I, antes de sua retirada do veículo, foi aumentada de cerca de 10 % em relação a aquela do pneumático de referência R.

Claims (15)

1. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil que compreende uma armadura de topo (3), radialmente interior a uma banda de rodagem (2) e radialmente exterior a uma armadura de carcaça (4), - a armadura de topo (3) compreendendo, radialmente do exterior para o interior, uma armadura de proteção (5) e uma armadura de trabalho (6), - a armadura de proteção (5) compreendendo duas camadas de proteção (51, 52) que compreendem cada uma delas reforços metálicos elásticos que têm um módulo elástico em extensão no máximo igual a 150 GPa, revestidos com um material elastomérico, paralelos entre si e que formam, com uma direção circunferencial (XX’) tangente à circunferência do pneumático, um ângulo pelo menos igual a 10°, e cruzados de uma camada de proteção para a seguinte, - a camada de proteção radialmente mais interior (51) tendo uma largura axial LP1 e compreendendo reforços metálicos elásticos que têm um diâmetro D1 distribuídos axialmente de acordo com um passo axial P1, - a camada de proteção radialmente mais exterior (52) compreendendo reforços metálicos elásticos que têm um diâmetro D2 distribuídos axialmente de acordo com um passo axial P2, - a armadura de trabalho (6) compreendendo duas camadas de trabalho (61, 62) que compreendem respectivamente reforços metálicos não extensíveis que têm um módulo elástico em extensão superior a 150 GPa e no máximo igual a 200 GPa, revestidos com um material elastomérico, paralelos entre si, que formam, com a direção circunferencial (XX’), um ângulo pelo menos igual a 15° e no máximo igual a 45°, e cruzados de uma camada de trabalho para a seguinte, - a camada de trabalho radialmente mais interior (61) tendo uma largura axial LT1 no máximo igual à largura axial LP1, caracterizado pelo fato de que os reforços metálicos elásticos respectivos da camada de proteção radialmente mais interior (51) e da camada de proteção radialmente mais exterior (52) verificando as relações seguintes: •D1 > D2, - •P1 > P2, •P1 ≥ 1,2*D1 e P2 ≥ 1,2*D2, •2,5 ≤ (D1*P1) / (D2*P2) ≤ 5.

2. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais interior (51) têm um diâmetro D1 pelo menos igual a 3 mm, de preferência pelo menos igual a 3,5 mm.

3. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais exterior (52) têm um diâmetro D2 no máximo igual a 2,5 mm.

4. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os reforços metálicos elásticos respectivos da camada de proteção radialmente mais interior (51) e da camada de proteção radialmente mais exterior (52) verificam a relação 2,8 < (D1*P1) / (D2*P2) < 4,8.

5. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais interior (51) são radialmente posicionados, em relação aos reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais exterior (52), a uma distância radial E pelo menos igual a 0,8 mm e no máximo igual a 2 mm.

6. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, a camada de proteção radialmente mais interior (51) tendo uma força em ruptura Rm1, caracterizado pelo fato de que a camada de proteção radialmente mais interior (51) tem uma força em ruptura Rm1 pelo menos igual a 1500 daN/cm.

7. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, a camada de proteção radialmente mais exterior (52) tendo uma força em ruptura Rm2, caracterizado pelo fato de que a camada de proteção radialmente mais exterior (52) tem uma força em ruptura Rm2 no máximo igual a 1200 daN/cm.

8. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que os reforços metálicos elásticos das camadas de proteção (51, 52) são cabos multicordões de estrutura 1xN que compreendem uma única camada de N cordões enrolados em hélice, cada cordão compreendendo uma camada interna de M fios internos enrolados em hélice e uma camada externa de K fios externos enrolados em hélice em torno da camada interna.

9. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a única camada de N cordões, enrolados em hélice, compreende N = 3 ou N = 4 cordões, de preferência N = 4 cordões.

10. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a camada interna de M fios internos, enrolados em hélice, de cada cordão compreende M = 1, 2, 3, 4 ou 5 fios internos.

11. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que, para os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais interior (51), a camada interna de M fios internos, enrolados em hélice, de cada cordão compreende M = 3 fios internos.

12. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que, para os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais exterior (52), a camada interna de M fios internos, enrolados em hélice, de cada cordão compreende M = 1 fio interno.

13. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 12, caracterizado pelo fato de que a camada externa de K fios externos, enrolados em hélice em torno da camada interna de cada cordão, compreende K = 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11 fios externos.

14. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que para os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais interior (51), a camada externa de K fios externos, enrolados em hélice em torno da camada interna de cada cordão, compreende de preferência K = 8 fios externos.

15. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que para os reforços metálicos elásticos da camada de proteção radialmente mais exterior (52), a camada externa de K fios externos, enrolados em hélice em torno da camada interna de cada cordão, compreende K = 5 fios externos.