BR112021010138A2 - Armadura de carcaça de um pneumático para veículo pesado de tipo de engenharia civil - Google Patents

Abstract

ARMADURA DE CARCAÇA DE UM PNEUMÁTICO PARA VEÍCULO PESADO DE TIPO DE ENGENHARIA CIVIL. Pneumático para veículo pesado de tipo de engenharia civil para portar mais carga sem degradar os desempenhos de rodagem sobre obstáculos; o pneumático compreende uma armadura de topo (40) radialmente interior a uma banda de rodagem (10) e radialmente exterior a uma armadura de carcaça (70); a armadura de carcaça (70) é constituída por pelo menos duas camadas de carcaça (50, 60) que compreendem reforços metálicos revestidos com uma mistura elastomérica; as camadas de carcaça (50, 60) têm respectivamente rigidezes por unidade de largura R1, R2; os reforços metálicos de uma primeira camada de carcaça (50) formam, com a direção circunferencial (XX?), um ângulo A1, e aqueles da segunda camada de carcaça um ângulo A2, de tal modo que os ângulos A1 e A2, e as rigidezes R1 e R2 verificam simultaneamente as três relações seguintes: - R1*sen2(2*A1) + R2*sen2(2*A2) = (R1+R2)*sen2(30°), - ¦A1¦-¦A2¦<10°, - 0,7 ¿ R1/R2 ¿1,3; os reforços metálicos de cada camada de carcaça têm uma deformação crítica de flambagem em compressão DF pelo menos igual a 2,5 %, e um módulo elástico em compressão MC pelo menos igual a 10 GPa.

Description

“ARMADURA DE CARCAÇA DE UM PNEUMÁTICO PARA VEÍCULO PESADO DE TIPO DE ENGENHARIA CIVIL”

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

[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 88,9 cm (35 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”, são entendidos “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. Cada armadura é constituída por camadas compósitas que compreendem reforços paralelos revestidos com uma mistura elástica.

[0007] No que diz respeito 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 na ruptura Rm (em MPa), essas características sendo medidas de acordo com a norma ISO 6892 de 1984.

[0008] 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 seguindo 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 seus significados respectivos, bem conhecidos pelo profissional, são descritos, por exemplo, nos documentos US5843583, WO2005/014925 e WO2007/090603.

[0009] É definido também, em qualquer ponto da curva tensão-alongamento de um reforço metálico, um módulo em extensão, expresso em GPa, que representa a inclinação da reta tangente à curva tensão-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 tensão-alongamento.

[0010] Na parte linear da curva força-alongamento do reforço, é definida a rigidez do reforço metálico como sendo a inclinação da curva força-alongamento, e a rigidez da camada compósita como sendo a relação da rigidez do reforço metálico sobre o passo da camada, quer dizer a distância entre os centros de dois reforços consecutivos.

[0011] Dentre os reforços metálicos, são distinguidos usualmente os reforços metálicos elásticos, tais como aqueles utilizados nas camadas de proteção ou de guarnecimento, e os reforços metálicos não extensíveis ou inextensíveis, tais como aqueles utilizados nas camadas de trabalho.

[0012] 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.

[0013] 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.

[0014] Um pneumático de veículo industrial pesado, notadamente de engenharia civil, é submetido a numerosas agressões. De fato, a rodagem desse tipo de pneumático é feita habitualmente sobre um solo com obstáculos que levam às vezes a perfurações da banda de rodagem e do topo. Essas perfurações permitem a entrada de agentes corrosivos, por exemplo o ar e a água, que oxidam os elementos dos reforços metálicos da armadura de topo, notadamente das camadas de topo, e reduzem consideravelmente a duração de vida do pneumático.

[0015] A rigidez de penetração é uma grandeza física que traduz a resistência do topo à perfuração por ocasião da rodagem sobre um penetrador, como um rochedo por exemplo, com um tamanho de várias dezenas de centímetros. Quanto menor for a rigidez de penetração mais o topo tem um bom desempenho para absorver os obstáculos.

[0016] Para medir a rigidez de penetração de um pneumático, é realizado um teste de rodagem sobre obstáculos normalizados. Esses obstáculos são polares de cabeça hemisférica de diâmetros e de alturas variáveis. Tipicamente, o diâmetro do polar varia de 1,27 a 7,62 cm (0,5 polegada e 3 polegadas), para uma altura compreendida entre 25 mm e 400 mm. O pneumático é inflado, montado sobre o aro de um veículo do tipo Caminhão basculante. São realizadas várias passagens sucessivas sobre o polar aumentando para isso progressivamente a altura dos mesmos. O teste acaba quando rodando sobre um polar suficientemente alto termina-se por perfurar o topo do pneumático testado. Durante o teste, um dispositivo permite medir os esforços máximos gerados no centro da roda. No final do teste, os esforços do centro da roda são representados em função da altura dos polares. A rigidez de penetração corresponde à variação do esforço vertical no centro da roda em relação à variação de altura dos polares.

[0017] Os pneumáticos de engenharia civil são também caracterizados por sua rigidez radial que corresponde à relação entre a variação do esforço vertical de carregamento e a altura de flecha deformada sobre um solo plano.

[0018] A exigência de produtividade crescente das explorações mineiras onde esses pneumáticos são utilizados leva a necessidades de aumento da carga carregada. Tipicamente em uma dimensão tal como 24.00R35, a carga normalizada nominal por exemplo no sentido da norma ETRTO é da ordem de 20 toneladas, mas certas utilizações podem necessitar de um aumento superior de 15 % dessa carga.

[0019] Uma solução clássica para uma tal necessidade consiste em aumentar a pressão de inflação do pneumático para igual flecha de esmagamento. Esse aumento da pressão acarreta assim um aumento da rigidez radial do pneumático que permite levar a carga nominal majorada, mas ao mesmo tempo um aumento da rigidez de penetração, o que fragiliza mais o pneumático por ocasião da rodagem sobre obstáculos.

[0020] Os inventores se deram como objetivo propor uma arquitetura de pneumático que permite que ele leve uma sobrecarga de pelo menos 15 % em relação a sal carga nominal, ao mesmo tempo em que conserva uma resistência suficiente em relação a agressões por ocasião da rodagem sobre obstáculos.

[0021] Esse objetivo foi atingido, de acordo com a invenção, por um pneumático para veículo pesado de tipo de engenharia civil que compreende: - radialmente do exterior para o interior, uma banda de rodagem, uma armadura de topo e uma armadura de carcaça, - a dita armadura de topo compreendendo pelo menos uma camada de topo formada por reforços metálicos elásticos revestidos com uma mistura elastomérica, que formam com uma direção circunferencial (XX’), um ângulo A; - a dita armadura de carcaça sendo constituída por pelo menos duas camadas de carcaça que compreendem reforços metálicos revestidos com uma mistura elastomérica, as ditas camadas de carcaça tendo rigidezes por unidade de largura R1, R2, para respectivamente a primeira e a segunda camada, medidas no plano equatorial (XY); - os reforços metálicos de uma primeira camada de carcaça formam, com a direção circunferencial (XX’), um ângulo A1, e os reforços metálicos de uma segunda camada de carcaça formam, com a direção circunferencial (XX’), um ângulo A2, de tal modo que os ângulos A1 e A2, e as rigidezes R1 e R2, medidos no plano equatorial (XZ), verificam simultaneamente as três relações seguintes: a) R1*sen2(2*A1) + R2*sen2(2*A2) ≥ (R1+R2)*sen2(30°), b) ║A1│-│A2║<10°, c) 0,7  R1/R2 1,3; - os reforços metálicos de cada camada de carcaça têm uma deformação crítica de flambagem em compressão DF pelo menos igual a 2,5 %, e um módulo elástico em compressão MC pelo menos igual a 10 GPa.

[0022] A ideia principal da invenção é a de chegar a um compromisso entre a rigidez radial, útil para levar a carga e a rigidez de penetração que deve ser suficientemente pequena para que o pneumático absorva os obstáculos sem perfuração do topo.

[0023] A solução da invenção propõe uma armadura de carcaça de pelo menos duas camadas compósitas dotadas de reforços suficientemente elásticos para evitar ao flambagem dos mesmos por ocasião da colocação em compressão.

[0024] Um pneumático de engenharia civil em rodagem gera tensões de flambagem nos cabos de sua armadura de carcaça, que são bastante fletidos, de tal maneira que eles tendem a encurvar o que acarreta um aumento da curvatura dos fios unitários que provoca a ruptura dos fios. Esses cabos podem então se romper prematuramente, determinando assim o limite de resistência em rodagem do pneumático.

[0025] De uma maneira geral, os elementos de reforço que são utilizados nas camadas compósitas das armaduras de carcaça de pneumáticos da engenharia civil são constituídos por cabos metálicos, que compreendem por exemplo várias camadas de fios ou vários cordões que são enrolados juntos em hélice de acordo com passos variáveis. Os fios apresentam usualmente um diâmetro compreendido entre 0,15 mm e 0,5 mm, e eles são por exemplo constituídos de aço do qual a taxa de carbono é compreendida entre 0,15 % e 1,2 %. Esses fios são obtidos por estiramento, tendo sido previamente revestidos com uma fina camada de um metal (tal como latão, zinco ou bronze) para favorecer o dito estiramento e/ou a adesão com a composição de borracha utilizada na dita camada compósita.

[0026] A fim de retardar a flambagem dos cabos de armadura de carcaça, as soluções conhecidas do estado da arte consistem em acrescentar a cada cabo um fio de guarnecimento de diâmetro reduzido (usualmente compreendido entre 0,10 mm e 0,25 mm) e enrolado em hélice sobre a superfície externa do cabo. Em geral, esse fio de guarnecimento é enrolado de acordo com um passo bastante reduzido (por exemplo que vai de 3 mm a 5,5 mm) e em um sentido oposto ou idêntico a aquele do enrolamento dos fios da dita camada externa. Mas essas soluções têm o inconveniente de chegar a cabos com uma deformação crítica de flambagem em compressão pequena. Os inventores se focalizaram, portanto, na possibilidade de empurrar essa deformação crítica de flambagem pela utilização de cabos mais apropriados.

[0027] Os inventores corrigiram essas dificuldades propondo para isso camadas de carcaça que têm reforços sob a forma de cabos metálicos, elásticos, multicordões formados por uma camada interna de cordões enrolados em hélice, e por uma camada externa de cordões enrolados em hélice em torno da camada interna.

[0028] O alongamento estrutural dos cabos elásticos multicordões é bem conhecido pelo profissional. Essa propriedade confere ao cabo elástico a possibilidade de se deformar bastante sob uma pequena carga. É a curvatura dos fios ou dos cordões desses cabos e a folga radial deixada aos fios e/ou aos cordões que estão na origem desse alongamento estrutural. O alongamento estrutural permite assim que esses últimos se deformem mais do que os cabos compactos sob solicitação de pequena carga e isso, de maneira elástica. Essa pequena rigidez do cabo é útil por ocasião de solicitação de compressão axial visto que ela vai permitir que ele se deforme também de modo mais importante do que um cabo compacto, sem encurvar.

[0029] A invenção propõe também uma arquitetura simplificada pela supressão das camadas de topo de trabalho, contrariamente à prática do estado da arte, das quais a função é retomada pelas duas camadas de carcaça, formadas por reforços elásticos cruzados no topo. Essa arquitetura simplificada permite reduzir a rigidez de penetração.

[0030] A arquitetura pneumática proposta pela invenção se singulariza pelas funções cumuladas da armadura de carcaça de contribuir para a rigidez radial para levar a carga ao mesmo tempo em que participa para a função de guia dos pneumáticos para o funcionamento em deriva.

[0031] Radialmente exterior à armadura de carcaça, a armadura de topo de um pneumático de acordo com a invenção compreende uma camada de topo que ora pode responder a uma necessidade de proteção da armadura de carcaça, ou ora uma necessidade de guarnecimento. Outras variantes da invenção podem incluir ao mesmo tempo uma armadura de guarnecimento e uma armadura de proteção.

[0032] Quando a armadura de topo responde a uma necessidade de guarnecimento, os reforços da camada são revestidos com uma mistura elastomérica, e formam com uma direção circunferencial (XX’) tangente à circunferência do pneumático, um ângulo compreendido entre -2,5° e 2,5°. O guarnecimento traz uma rigidez circunferencial que intervém notadamente no achatamento do pneumático inflado, montado em seu aro, e esmagado pela carga levada.

[0033] De acordo com a invenção, os reforços metálicos de uma primeira camada de carcaça formam, com a direção circunferencial (XX’), um ângulo A1, e os reforços metálicos de uma segunda camada de carcaça formam, com a direção circunferencial (XX’), um ângulo A2, de tal modo que os ângulos A1 e A2, e as rigidezes R1 e R2, medidos no plano equatorial (XZ), verificam simultaneamente as três relações seguintes: a) R1*sen2(2*A1) + R2*sen2(2*A2) ≥ (R1+R2)*sen2(30°), b) ║A1│-│A2║<10°, c) 0,7  R1/R2 1,3.

[0034] A primeira relação, R1*sen2(2*A1) + R2*sen2(2*A2) ≥ (R1+R2)*sen2(30°), resulta da expressão das rigidezes de cisalhamento no plano (Y), em função dos ângulos A1 e A2 dos reforços. A segunda relação em valor absoluto, ║A1│-│A2║<10°, permite deduzir o ângulo A2, quando se conhece o ângulo A1. A terceira relação 0,7  R1/R2 1,3, traduz que a diferença das rigidezes por unidade de largura das camadas de carcaça medidas no plano equatorial (XY) são próximas quer dizer compreendidas dentro de um intervalo de 30 %. Essa diferença de rigidezes por unidade de largura das camadas de carcaça permite uma repartição mais homogênea das compensações das tensões, e também limitar os níveis máximos de compressão nas duas camadas.

[0035] A diferença de rigidezes entre as duas camadas de carcaça, é ou devida à utilização de reforços diferentes, ou devida à utilização dos mesmos reforços mas com passos diferentes.

[0036] Além da orientação dos reforços com a direção circunferencial, as propriedades mecânicas dos reforços, notadamente em solicitações de compressão condicionam o correto funcionamento da invenção.

[0037] Ainda de acordo com a invenção, os reforços metálicos de cada camada de carcaça têm uma deformação crítica de flambagem em compressão DF pelo menos igual a 2,5 %, e um módulo elástico em compressão MC pelo menos igual a 10 GPa.

[0038] Por ocasião da fabricação do pneumático as duas camadas de carcaça, assim como as outras misturas que constituem a armadura de carcaça ao colocadas sobre um cilindro vazio. No fim da confecção da armadura de carcaça, é procedida à conformação do pneumático inflando para isso o cilindro de confecção para chegar à forma tórica bem conhecida dos pneumáticos. É conhecido que os ângulos das duas camadas de carcaça variam decrescendo para isso a partir da posição ao nível do cordonel até o topo. Os dois ângulos diferentes das camadas de carcaça formam uma triangulação sob o topo que confere rigidez ao pneumático.

[0039] Por ocasião da rodagem do pneumático, na entrada, e na saída da área de contato, os cabos de camadas de carcaça são solicitados em compressão.

[0040] A solução da invenção funciona se as camadas de carcaça podem suportar as solicitações em compressão sem flambagem. Para isso, os inventores observaram que a utilização de reforços sob a forma de cabos elásticos de grande alongamento estrutural melhora o comportamento em compressão empurrando para isso a deformação crítica de flambagem a 2,5 %. Para os reforços clássicos à base de cabos compactos, a deformação crítica de flambagem é sobretudo inferior a 1 %, e é insuficiente. Os módulos elásticos em compressão desses cabos devem ser superiores a 10 GPa.

[0041] Em um modo de realização preferido da invenção, os ângulos A1 e A2 têm orientações opostas, em relação à direção circunferencial (XX’).

[0042] Em um modo de realização simplificado da invenção, as duas camadas da armadura de carcaça são cruzadas com reforços que formam com a direção circunferencial (XX’) ângulos A1 e A2 iguais em valor absoluto e opostos em orientação.

[0043] A utilização dos ângulos opostos nas duas camadas de carcaça leva a uma triangulação sob o topo sob uma forma geométrica próxima de losangos que resulta do cruzamento dos reforços de orientações opostas. Essa triangulação sob uma forma aproximativa de losangos confere um nível de rigidez máximo à armadura de carcaça.

[0044] Vantajosamente, os ângulos A1 e A2 têm valores absolutos que estão compreendidos no intervalo [15°; 75°].

[0045] De acordo com os inventores as rigidezes de cisalhamento no plano (XY) que conferem ao pneumático sua aptidão para guiar o veículo por ocasião das curvas, atinge um valor suficiente quando os ângulos A1 e A2 são em valor absoluto ambos compreendidos no intervalo [15°; 75°].

[0046] Ainda de acordo com a invenção as rigidezes por unidade de largura de camada de carcaça R1, R2, respectivamente da primeira, e da segunda camada de carcaça são idênticas.

[0047] Nesse modo de realização, as duas camadas de carcaça são constituídas pelos mesmos reforços com passos idênticos, para um objetivo de padronização por ocasião da fabricação do pneumático.

[0048] Em um modo preferido de realização da invenção, os reforços metálicos de cada camada de carcaça são cabos multicordões, que têm uma estrutura 1xN que compreende 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 P fios externos enrolados em hélice em torno da camada interna.

[0049] É vantajoso ter cabos para os quais N = 3, ou 4 cordões.

[0050] É também vantajoso ter um número de fios internos para cada cordão, M = 1, 3 ou 4, e P = 5, 6, 8 ou 9.

[0051] Os cabos elásticos com cordões são conhecidos pelo profissional, eles se caracterizam pela associação de cordões em torcedura. Cada cordão é a associação de fios metálicos de aço em torcedura. Os cordões podem ser também cabos compactos. Os cordões podem não ser de camada de fio saturada. Isso permite que o cabo tenha mais folga ou aeração estrutural. Mas também isso lhe confere uma maior aptidão a ser penetrado pela goma. Esses cabos elásticos possuem graças à curvatura de seus fios ou cordões uma compressibilidade axial bem superior a aquela dos cabos compactos de rigidez de compressão equivalente.

[0052] A título de exemplo, pode ser citado o cabo 4x(1+5)x0,26. Dito de outro modo, esse cabo é composto por 4 cordões de duas camadas cada um. A camada interna compreende um só fio, e a camada externa 5 fios. Cada fio tem um diâmetro de 26 centésimos de milímetro. De modo que de acordo com o formalismo citado mais acima, tem-se: N = 4, M = 1 e P =5.

[0053] Além das propriedades mecânicas dos cabos, as posições relativas das duas camadas de carcaça têm um impacto sobre o desempenho em resistência do pneumático. Os inventores estabeleceram que em função da dimensão estudada, e das condições de utilização em cargas e pressão, diferentes configurações são possíveis para as camadas da armadura de carcaça em função do efeito mecânico procurado.

[0054] De acordo com um outro modo de realização preferido da invenção, uma primeira camada de carcaça interior compreende uma parte principal, que se enrola em cada talão, do interior para o exterior do pneumático, em torno de um núcleo cordonel para formar um reviramento, e uma segunda camada de carcaça exterior compreende uma parte principal que se enrola pelo menos em parte em cada talão, do exterior para o interior do pneumático, em torno e um núcleo cordonel.

[0055] Uma camada de carcaça interior é dita “revirada”, quando ela compreende uma parte principal, que liga os dois talões entre si e que se enrola, em cada talão, do interior para o exterior do pneumático em torno do núcleo cordonel para formar um reviramento que tem uma extremidade livre. Assim, a primeira camada de carcaça é revirada, e a segunda camada não revirada.

[0056] No caso de uma camada de carcaça não revirada, cada uma das duas porções de extremidade da dita camada de carcaça não revirada pode ser acoplada ou com o reviramento, ou com a parte principal de uma camada de carcaça revirada. Por acoplamento, é entendida uma zona de recobrimento entre a camada de carcaça não revirada e uma camada de carcaça revirada, que permite uma retomada dos esforços de tensão por cisalhamento.

[0057] Nesse modo de realização, a armadura de carcaça compreende três porções: uma primeira porção que é axialmente a mais exterior, com a superposição de três camadas a saber, a parte principal da camada de carcaça que é a mais axialmente interior, seu reviramento em torno do cordonel, e a segunda camada de carcaça não revirada. Uma segunda porção que liga as duas extremidades dos reviramentos da camada de carcaça que é axialmente a mais interior, e que compreende as duas camadas de carcaça. Finalmente, a armadura de carcaça compreende uma terceira zona simétrica da primeira em relação ao eixo radial no plano meridiano.

[0058] Os elementos de reforço da parte principal de uma camada de carcaça revirada ou não revirada são substancialmente paralelos. Os elementos de reforço de um reviramento de uma camada de carcaça são também substancialmente paralelos, e formam em relação à direção circunferencial um ângulo oposto a aquele da parte principal. Essa orientação dos reforços para as partes principal e revirada tem como efeito limitar os cisalhamentos entre camadas de carcaça.

[0059] Em um outro modo de realização da invenção, cada camada de carcaça compreende uma parte principal, que se enrola em cada talão, do interior para o exterior do pneumático, em torno de um núcleo cordonel para formar um reviramento.

[0060] Nesse modo de realização, as duas camadas de carcaça são reviradas. As extremidades livres dos reviramentos das duas camadas de carcaça devem estar suficientemente afastadas uma da outra para evitar a coincidência das mesmas. Uma distância mínima de 15 mm a 20 mm é recomendada com essa finalidade.

[0061] É vantajoso que a armadura de topo compreenda pelo menos uma camada que compreende reforços metálicos revestidos com uma mistura elastomérica e que formam, com a direção circunferencial (XX’) um ângulo no máximo igual a 2.5° em valor absoluto.

[0062] Em uma tal configuração, a armadura de topo responde a uma necessidade de guarnecimento, que traz rigidez circunferencial que intervém notadamente no achatamento do pneu inflado, montado em seu aro, e esmagado pela carga levada.

[0063] O pneumático da invenção compreende uma armadura de topo de pelo menos uma camada radialmente exterior a uma armadura de carcaça. Na configuração mais simples da invenção, o pneumático compreende a armadura de carcaça e um topo limitado a uma só camada.

[0064] As características da invenção serão melhor compreendidas com o auxílio da descrição das figuras anexas 1, 2, 3 e 4. As figuras 1, 2 e 3 são descritas com uma armadura de topo que compreende pelo menos duas camadas de topo:

- a figura 1 representa uma vista explodida em corte em um plano meridiano de um pneumático para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com a invenção, com uma só camada de carcaça revirada em torno do cordonel. A segunda camada de carcaça não é revirada; - a figura 2 representa uma vista explodida em corte em um plano meridiano de um pneumático para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com a invenção, com as duas camadas de carcaça reviradas em torno do cordonel; - a figura 3 representa uma vista em perspectiva da parte destacada da figura 2 de um pneumático para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com a invenção; - a figura 4 representa um reforço das camadas de carcaça sob a forma de um cabo que compreende quatro cordões.

[0065] Na figura 1, é possível ver em um plano meridiano de um pneumático 1 da invenção: - uma banda de rodagem 10 destinada a estar em contato com o solo, radialmente exterior a uma armadura de topo 40 formada por duas camadas compósitas 20 e 30 que compreendem reforços metálicos revestidos com uma mistura elastomérica. A armadura de topo é ela própria radialmente exterior a uma armadura de carcaça 70. - a armadura de carcaça 70 compreende uma primeira camada de carcaça 60 que é radialmente a mais interior sob o topo, que tem uma parte principal 80, que se enrola em cada talão, do interior para o exterior do pneumático, em torno de um núcleo cordonel 100 para formar um reviramento 85. A armadura de carcaça é completada por uma segunda camada de carcaça 50, radialmente exterior à primeira camada de carcaça 60 e em contato com ela. Ela compreende uma parte principal, que se enrola pelo menos em parte em cada talão, do exterior para o interior do pneumático, em torno do núcleo cordonel 100. As duas camadas de carcaça 50, 60 são compostas por reforços 52, 62 revestidos com uma mistura elastomérica 51, 61. A primeira camada de carcaça 60 é dita revirada em torno do cordonel 100.

[0066] Na figura 2, é possível ver um outro pneumático 1 de acordo com a invenção: - uma banda de rodagem 10 destinada a estar em contato com o solo, radialmente exterior a uma armadura de topo 40 formada por quatro camadas de topo que compreendem reforços metálicos revestidos com uma mistura elastomérica. Essas camadas de topo são agrupadas em uma armadura de guarnecimento 30 com as camadas de guarnecimento 31, 32, e em uma armadura de proteção 20 com as camadas de proteção 21, 22. A armadura de topo é ela própria radialmente exterior a uma armadura de carcaça 70; - a armadura de carcaça 70 compreende duas camadas de carcaça 50 e 60, a camada de carcaça 60 sendo radialmente a mais interior. Cada camada de carcaça 50, 60 tendo respectivamente uma parte principal 90, 80, que se enrola em cada talão, do interior para o exterior do pneumático, em torno de um núcleo cordonel 100 para formar um reviramento 95, 85. As duas camadas de carcaça 50, 60 compreendem reforços metálicos 52, 62 revestidos com uma mistura elastomérica 51,

61.

[0067] A figura 3 representa uma vista em perspectiva do pneumático da figura 2 da invenção na qual são representados o empilhamento das camadas das armaduras de carcaça 70, de guarnecimento 30 e de proteção 20, cobertos pela banda de rodagem 10.

[0068] A figura 4 representa um exemplo de cabos formados por quatro cordões

200. Cada cordão 200 compreende uma camada interna 220 de M fios, e uma camada externa 230 de P fios. Assim na figura 4, o número N de cordões é igual a 4, o número M de fios da camada interior é igual a 1, e finalmente o número de fios da cada externa é igual a 5. Esse cabo é designado: 4x(1+5)x0,26, onde 0,26 representa o diâmetro de cada fio em milímetros.

[0069] O pneumático de dimensão 24.00R35 foi projetado de acordo com a invenção, tal como representada na figura 1. Esses resultados foram comparados com aqueles de um pneumático de referência, tal como definido abaixo.

[0070] O pneumático de referência compreende radialmente do interior para o exterior:

- uma armadura de carcaça com uma só camada de carcaça formada por 49 fios de 23 centésimos de milímetro de diâmetro cada um. O ângulo dos reforços com a direção circunferencial é de 90°. Ela é uma armadura de carcaça radial revirada em torno do cordonel; - uma armadura de guarnecimento com duas camadas de guarnecimento superpostas que compreendem cada uma delas reforços constituídos por uma união de 26 fios de 30 centésimos de milímetro de diâmetro cada um. As camadas de guarnecimento são cruzadas com ângulos ± 8°; - uma armadura de trabalho com duas camadas cruzadas com ângulos 19°/-33°. Formados por reforços constituídos por uma união de 26 fios de 30 centésimos de milímetro de diâmetro cada um.

[0071] Uma armadura de proteção com duas camadas cruzadas com ângulos ± 24°, formadas por reforços constituídos por uma união de 24 fios de 26 centésimos de milímetro de diâmetro cada um.

[0072] A título de exemplo, duas camadas cruzadas 19°/33° significa que em relação à direção radial do exterior para o interior do pneumático, os reforços da primeira camada encontrada têm ângulos de 19° com a direção circunferencial XX’, e de -33° para os reforços da segunda camada.

[0073] A armadura de carcaça do pneumático de referência é constituída por uma só camada de carcaça que compreende reforços sob a forma de cabos compactos guarnecidos no sentido da definição da norma ISO 17893:2004. O empilhamento das camadas do pneumático de referência compreende além da armadura de carcaça, as camadas de trabalho, as camadas de guarnecimento, e as camadas de proteção das quais as características estão definidas na tabela que se segue. Os ângulos e o passo foram medidos no topo do pneumático: [Tabela 1] Arquitetura do União dos reforços Ângulo dos Força Passo dos pneumático reforços ruptura reforços XX’ no dos na centro do reforços camada topo (N) (mm) 2 Camadas de 4x(1+5)x0,26 24°/-24° 2650 2,5 proteção 2 Camadas de 3+(9+14x0,30)FR 19°/-33° 6000 3,4 trabalho 2 Camadas de 3+(9+14x0,30)FR 8°/-8° 6000 3,4 guarnecimento Camada de (1+6)x(1+6)x0,23FR 90° 5400 6,2 carcaça

[0074] Para o pneumático de referência, os reforços da camada de carcaça têm um módulo de compressão de 75 GPa, e uma deformação crítica de flambagem de 0,4 %.

[0075] A pressão de inflação é de 725 kPa, para uma carga a levar de 20000 Kg.

[0076] O pneumático da invenção tem a mesma dimensão que o pneumático de referência, 24.00R35, e compreende radialmente do interior para o exterior: - uma armadura de carcaça com duas camadas de carcaça que compreendem cada uma delas reforços de 24 fios de 26 centésimos de milímetro de diâmetro cada um. É um cabo multicordões, com 4 cordões unidos de acordo com duas camadas: uma camada interna de um fio e uma camada externa de 5 fios. As duas camadas de carcaça não são radiais, é, portanto, uma armadura de carcaça oblíqua; - duas camadas com reforços com ângulos inferiores a 2,5° em valor absoluto, para assegurar ao mesmo tempo as funções de proteção e de guarnecimento.

[0077] A tabela que se segue resume as escolhas de concepção do pneumático de acordo com a invenção, e representada na figura 1: [Tabela 2] União dos Ângulo dos Força Passo dos reforços reforços no ruptura reforços centro do dos na topo reforços camada (N) (mm) 2 Camadas de 4x(4+9)x0,26 0° 6000 3,7 proteção/guarnecimento 2 Camadas de carcaça 4x(1+5)x0,26 65°/-65° 2650 5,5

[0078] Para o pneumático da invenção, os reforços da camada de carcaça têm um módulo de compressão de 45 GPa, e uma deformação crítica de flambagem de 4 %.

[0079] A arquitetura do pneumático da invenção é simplificada em relação à referência no sentido em que as camadas de trabalho foram suprimidas e as camadas de carcaça cumulam ao mesmo tempo as funções de porte da carga, e de guia do veículo por ocasião das curvas.

[0080] Nesse exemplo, a armadura de proteção compreende uma só camada, assim como a armadura de guarnecimento só compreende uma única camada de guarnecimento. As camadas de proteção e de guarnecimento têm a mesma mistura de revestimento, e os ângulos que os reforços fazem com a direção circunferencial XX’ são iguais a 0° para as duas camadas.

[0081] A armadura de carcaça compreende duas camadas entre as quais aquela que é a mais radialmente interior é revirada em torno do cordonel. Os reforços de cada camada de carcaça formam com a direção circunferencial (XX’) um ângulo em valor absoluto de 65°, medido no topo do pneumático.

[0082] Simulações de cálculos por elementos finitos foram realizadas respectivamente nos pneumáticos de referência, e da invenção. As grandezas observadas são: - a rigidez radial do pneumático da invenção capaz de levar 15 % de carga a mais do que o pneu de referência; - as rigidezes de penetração; - os impulsos de deriva em ligação com o guiamento do veículo.

[0083] Esses resultados estão reunidos na tabela seguinte:

[Tabela 3] Rigidezes radiais Rigidez de penetração Rigidez de (N/m) (N/m) deriva N/° Pneumático 1,9E+06 1,6E+06 2E+04 de referência Pneumático 2,3E+06 1,2E+06 2E+04 invenção

[0084] É observado um ganho em rigidez radial de 20 % no pneumático da invenção que confirma sua capacidade de levar 15 % de carga a mais.

[0085] A baixa de 25 % da rigidez de penetração confirma a capacidade melhorada do pneumático da invenção para rodar sobre penetradores.

[0086] As rigidezes de deriva são idênticas entre o pneumático de referência e o pneumático da invenção. A capacidade do pneumático da invenção para guiar o veículo não é degradada.

[0087] Os resultados confirmam o atingimento do compromisso procurado pelos inventores de melhorar a capacidade de carga do pneumático sem degradar sua capacidade de rodar sobre obstáculos.

Claims (11)

REIVINDICAÇÕES

1. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil que compreende: - radialmente do exterior para o interior, uma banda de rodagem (10), uma armadura de topo (40) e uma armadura de carcaça (70), - a dita armadura de topo (40) compreendendo pelo menos uma camada de topo formada por reforços metálicos elásticos revestidos com uma mistura elastomérica, que formam com uma direção circunferencial (XX’), um ângulo A; - a dita armadura de carcaça (70) sendo constituída por pelo menos duas camadas de carcaça (50, 60) que compreendem reforços metálicos (52, 62) revestidos com uma mistura elastomérica (51, 61), as ditas camadas de carcaça tendo rigidezes por unidade de largura R1, R2, para respectivamente a primeira e a segunda camada, medidas no plano equatorial (XY); caracterizado pelo fato de que os reforços metálicos (52) de uma primeira camada de carcaça (50) formam, com a direção circunferencial (XX’), um ângulo A1, e os reforços metálicos (62) de uma segunda camada de carcaça (60) formam, com a direção circunferencial (XX’), um ângulo A2, de tal modo que os ângulos A1 e A2, e as rigidezes R1 e R2, medidos no plano equatorial (XZ), verificam simultaneamente as três relações seguintes: a) R1*sen2(2*A1) + R2*sen2(2*A2) ≥ (R1+R2)*sen2(30°), b) ║A1│-│A2║<10°, c) 0,7 ≤ R1/R2 ≤1,3; e, em que os reforços metálicos (52, 62) de cada camada de carcaça (50, 60) têm uma deformação crítica de flambagem em compressão DF pelo menos igual a 2,5 %, e um módulo elástico em compressão MC pelo menos igual a 10 GPa.

2. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ângulos A1 e A2 têm orientações opostas, em relação à direção circunferencial (XX’).

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 ângulos A1 e A2 têm ângulo em valor absoluto em relação à direção circunferencial (XX’) que estão compreendidos no intervalo [15°; 75°].

4. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as rigidezes por unidade de largura de camada R1, R2, respectivamente da primeira camada, e da segunda camada de carcaça são idênticas.

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 (52, 62) de cada camada de carcaça (50, 60) são cabos multicordões, que têm uma estrutura 1xN que compreende 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 P fios externos enrolados em hélice em torno da camada interna.

6. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que N = 3 ou N = 4.

7. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que M = 1, 3 ou 4.

8. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato de que P = 5, 6, 8 ou 9.

9. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que uma primeira camada de carcaça interior (60) compreende uma parte principal (80), que se enrola em cada talão, do interior para o exterior do pneumático, em torno de um núcleo cordonel (100) para formar um reviramento (85), e uma segunda camada de carcaça exterior (50) compreende uma parte principal que se enrola pelo menos em parte em cada talão, do exterior para o interior do pneumático, em torno e um núcleo cordonel (100).

10. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizado pelo fato de que cada camada de carcaça (50, 60) compreende uma parte principal (90, 80), que se enrola, em cada talão, do interior para o exterior do pneumático, em torno do núcleo cordonel (100) para formar um reviramento (95, 85).

11. Pneumático (1) para veículo pesado de tipo de engenharia civil de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a armadura de topo (30) é constituída por pelo menos uma camada que compreende reforços metálicos revestidos com uma mistura elastomérica e que formam, com a direção circunferencial (XX’) um ângulo A no máximo igual a 2,5° em valor absoluto.