BR112021010592A2 - Pneumático para veículo de engenharia civil, que compreende uma armadura de topo com reforços metálicos dividida - Google Patents

Abstract

PNEUMÁTICO PARA VEÍCULO DE ENGENHARIA CIVIL, QUE COMPREENDE UMA ARMADURA DE TOPO COM REFORÇOS METÁLICOS DIVIDIDA. A presente invenção tem como objeto um pneumático, para um veículo de Engenharia Civil, que compreende uma armadura de topo com reforços metálicos pelo menos em parte dividida, compatível com uma utilização sob carga elevada e sobre solos agressivos. De acordo com a invenção os reforços das camadas de topo (211, 212) são metálicos, e são enrolados sob a forma de uma pequena tira (5) de largura W, de acordo com uma trajetória circunferencial em ziguezague que segue uma curva periódica (7), que se estende em um número N de períodos P repartidos em um número T de circunferências 2(3,14)R e que satisfaz as duas relações N*(W/senA) = 2(3,14)R*t com 0,6 <=t<=1 e N*P = 2(3,14)R*T, de modo a constituir uma bicamada (21). Além disso, para pelo menos 40% dos cruzamentos de pequena tira (53) axialmente posicionados, em relação à direção circunferencial (XX')', a uma distância axial L1 no máximo igual a 0,25 vezes a amplitude L da curva periódica (7), a porção circular de bicamada (213), centrada no cruzamento de pequena tira (53) e que tem um raio R1 igual a 2 vezes a largura W de pequena tira (5), compreende Ne cruzamentos de pequena tira exteriores e Ni cruzamentos de pequena tira interiores, de tal modo que | Ne-Ni |/(Ne+Ni) <= 0,3.

Description

“PNEUMÁTICO PARA VEÍCULO DE ENGENHARIA CIVIL, QUE COMPREENDE UMA ARMADURA DE TOPO COM REFORÇOS METÁLICOS DIVIDIDA.”

[001] A presente invenção tem como objeto um pneumático destinado a equipar um veículo de Engenharia Civil, e se refere mais especialmente a sua armadura de topo.

[002] 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 25 polegadas e pode atingir 63 polegadas.

[003] 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.

[004] 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.

[005] 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.

[006] 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.

[007] A armadura de carcaça de um pneumático para veículo 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 cordonel, para formar um reviramento. Para um pneumático radial, os reforços metálicos de uma camada de carcaça são substancialmente paralelos entre si e formam, com a direção circunferencial, um ângulo compreendido entre 85º e 95º.

[008] A armadura de topo de um pneumático para veículo 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 elastomérica de revestimento.

[009] 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.

[0010] O alongamento total na ruptura At do reforço metálico é, por definição, a soma de seus alongamentos respectivamente 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 elasticidade intrínseca 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.

[0011] 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.

[0012] Dentre os reforços metálicos, são distinguidos usualmente os reforços metálicos elásticos e os reforços metálicos não extensíveis ou inextensíveis. No que se segue, as características relativas aos reforços metálicos são determinadas em reforços metálicos, revestidos com uma mistura elastomérica vulcanizada. Um reforço metálico elástico é caracterizado por um alongamento estrutural As pelo menos igual a 0,5%. 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. 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.

[0013] No que diz respeito às camadas de topo da armadura de topo, são distinguidas usualmente as camadas de proteção, constitutivas da armadura de proteção que estão radialmente as mais no exterior, e as camadas de trabalho, constitutivas da armadura de trabalho e radialmente compreendidas entre a armadura de proteção e a armadura de carcaça.

[0014] 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 na direção do interior do pneumático.

[0015] 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 10º.

[0016] A armadura de trabalho, que compreende pelo menos duas camadas de trabalho, tem como função cinturar o pneumático e conferir ao mesmo rigidez e resistência de 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 concepção intrínseca e a aquela da armadura de proteção.

[0017] 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 60º, e, de preferência, pelo menos iguais a 15º e no máximo iguais a 45º.

[0018] Além disso, 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, que tem uma rigidez em extensão circunferencial elevada. A armadura de guarnecimento, da qual a função é a de retomar pelo menos em parte as solicitações mecânicas de inflação, melhora também a resistência da armadura de topo por um enrijecimento da armadura de topo, quando o pneumático é esmagado sob uma carga radial e, em especial, submetido a um ângulo de deriva em torno da direção radial.

[0019] 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 10º. A armadura de guarnecimento pode ser posicionada radialmente no interior da armadura de trabalho, entre duas camadas de trabalho da armadura de trabalho, ou radialmente no exterior da armadura de trabalho.

[0020] Dentre as camadas de guarnecimento, são distinguidas as camadas de guarnecimento ditas de ângulos fechados, quer dizer das quais os reforços metálicos formam, com a direção circunferencial, ângulos pelo menos iguais a 5º e no máximo iguais a 10º, e as camadas de guarnecimento circunferenciais, mais precisamente substancialmente circunferenciais, quer dizer das quais os reforços metálicos formam, com a direção circunferencial, ângulos no máximo iguais a 5º e que podem ser nulos. As camadas de guarnecimento de ângulos fechados compreendem reforços metálicos que têm extremidades livres ao nível das extremidades axiais das camadas de guarnecimento. As camadas de guarnecimento circunferenciais compreendem reforços metálicos que não têm extremidades livres ao nível das extremidades axiais das camadas de guarnecimento, pois as camadas de guarnecimento circunferenciais são obtidas na maior parte das vezes pelo enrolamento circunferencial de uma lona de reforços metálicos ou pelo enrolamento circunferencial de um reforço metálico contínuo.

[0021] Por conseguinte, uma armadura de topo usual de um pneumático para veículo de Engenharia Civil compreende frequentemente seis camadas de topo, repartidas em duas camadas de proteção, duas camadas de trabalho e duas camadas de guarnecimento. A complexidade dessa armadura de topo resulta da necessidade de satisfazer, em especial, um compromisso entre a capacidade de levar cargas pesadas e a capacidade de rodar sobre solos agressivos. Paralelamente, existe uma necessidade de simplificação da arquitetura do pneumático para reduzir seu custo de fabricação.

[0022] É conhecido, em um outro domínio do pneumático, aquele dos pneumáticos para avião, também destinados a portar cargas pesadas, mas para rodagens em grande pressão e em velocidade muito mais elevada, sobre solos não agressivos, utilizar uma armadura de topo dita dividida, e mais precisamente uma armadura de trabalho dividida. Os documentos WO 2015059172, WO 2015063131, WO201571152, WO 2015124758 e WO 1025150133 descrevem assim uma armadura de topo, que compreende pelo menos uma bicamada de topo constituída pelo menos em parte por duas camadas de topo radialmente superpostas e constituídas cada uma delas por reforços revestidos com um material elastomérico. Cada bicamada de topo é constituída por um enrolamento circunferencial em ziguezague de uma pequena tira de largura W, de acordo com uma direção circunferencial do pneumático e sobre uma superfície de revolução substancialmente cilíndrica posicionada a uma distância radial R do eixo de rotação do pneumático. A trajetória do enrolamento circunferencial em ziguezague é uma curva periódica que tem um período P e uma amplitude L. A curva periódica forma, com a direção circunferencial, um ângulo A medido ao nível dos pontos da curva posicionados em um plano equatorial que passa pelo meio da banda de rodagem e que é perpendicular ao eixo de rotação. A curva periódica se estende em um número N de períodos P repartidos em um número T de circunferências 2R. Uma tal armadura de topo tem a vantagem de limitar o número de camadas de topo individuais e de simplificar a fabricação.

[0023] No entanto, essa armadura de topo dividida, para um pneumático de avião, é constituída por camadas de topo que compreendem reforços têxteis, preferencialmente de tipo poliamida alifática, tal como o nylon, ou de tipo poliamida aromática, tal como a aramida, ou qualquer combinação dos precedentes tipos. Ora, no domínio da Engenharia Civil, considerando as condições de utilização especialmente severas, a utilização de reforços têxteis pode ser dificilmente considerada e aquela dos reforços metálicos é comumente admitida como uma solução preferível.

[0024] Os inventores se deram, portanto, como objetivo o de propor, para um veículo de Engenharia Civil, um pneumático que compreende uma armadura de topo com reforços metálicos pelo menos em parte dividida, compatível com uma utilização sob grande carga, com pressão e velocidade moderadas, e sobre solos agressivos.

[0025] Esse objetivo foi atingido, de acordo com a invenção, por um pneumático para veículo 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 pelo menos uma bicamada de topo constituída pelo menos em parte por duas camadas de topo radialmente superpostas e constituídas cada uma delas por reforços revestidos com um material elastomérico, - cada bicamada de topo sendo constituída por um enrolamento circunferencial em ziguezague de uma pequena tira de largura W, de acordo com uma direção circunferencial do pneumático e sobre uma superfície de revolução substancialmente cilíndrica posicionada a uma distância radial R do eixo de rotação do pneumático, - a trajetória do enrolamento circunferencial em ziguezague sendo uma curva periódica que tem um período P e uma amplitude L, - a curva periódica formando, com a direção circunferencial, um ângulo A medido ao nível dos pontos da curva posicionados em um plano equatorial que passa pelo meio da banda de rodagem e que é perpendicular ao eixo de rotação, - a curva periódica se estendendo em um número N de períodos repartidos em um número T de circunferências 2R, - a trajetória do enrolamento circunferencial em ziguezague gerando cruzamentos de pequena tira entre uma porção de pequena tira radialmente exterior e uma porção de pequena tira radialmente interior, - um cruzamento de pequena tira sendo exterior, quando a porção de pequena tira radialmente exterior forma, em um plano axial e com a direção circunferencial, um ângulo B positivo, - um cruzamento de pequena tira sendo interior, quando a porção de pequena tira radialmente exterior forma em um plano axial e com a direção circunferencial, um ângulo B negativo, - os reforços das camadas de topo sendo metálicos, - a curva periódica da trajetória do enrolamento circunferencial em ziguezague, satisfazendo as relações seguintes:

N*(W/senA) = 2R*t com 0,6 <=t<=1, N*P = 2R*T, - e, para pelo menos 40% dos cruzamentos de pequena tira (53) axialmente posicionados, em relação à direção circunferencial (XX’), a uma distância axial L1 no máximo igual a 0,25 vezes a amplitude L da curva periódica (7), a porção circular de bicamada (213), centrada no cruzamento de pequena tira (53) e que tem um raio igual a 2 vezes a largura W de pequena tira (5), compreende Ne cruzamentos de pequena tira exteriores e Ni cruzamentos de pequena tira interiores, de tal modo que │Ne-Ni│/(Ne+Ni) <= 0,3.

[0026] O princípio da invenção é o de utilizar, para pelo menos uma parte das camadas de topo, uma estrutura dividida que compreende pelo menos uma bicamada, e, mais precisamente, substituir pelo menos duas camadas de topo por uma bicamada de topo, obtida por enrolamento circunferencial em ziguezague de uma pequena tira, de acordo com uma direção circunferencial do pneumático e sobre uma superfície de revolução.

[0027] Essa bicamada de topo tem primeiramente a particularidade de ser obtida pela divisão de uma pequena tira que compreende reforços metálicos, enquanto o processo de divisão é habitualmente utilizado para reforços têxteis, muito mais simples de dividir devido à maior deformabilidade dos mesmos.

[0028] Por outro lado, a curva periódica da trajetória do enrolamento circunferencial em ziguezague deve satisfazer duas relações especiais, definidas entre os parâmetros da dita trajetória e tais como precisadas abaixo.

[0029] No que diz respeito à primeira relação, cada uma das duas camadas de topo, que compõem a bicamada de topo, é constituída pela justaposição de N porções de pequena tira, a pequena tira tendo uma largura W e formando um ângulo A, com a direção circunferencial do pneumático e em um plano equatorial que passa pelo meio da banda de rodagem e que é perpendicular ao eixo de rotação. N é o número de períodos P da curva periódica, quer dizer o número de vezes que deve ser repetida a trajetória de colocação da pequena tira para realizar a bicamada de topo. Por conseguinte, o comprimento circunferencial desenvolvido de uma camada de topo é igual a N*(W/senA), onde W/senA é a largura da pequena tira projetada sobre a direção circunferencial. A primeira relação N*(W/senA) = 2R*t com 0,6 <=t<=1 traduz o fato de que o comprimento circunferencial desenvolvido de uma camada de topo é inferior ou igual à circunferência 2R da superfície cilíndrica de colocação de raio R, quer dizer que a justaposição de porções de pequena tira não é geralmente realizada de maneira uniforme, exceto para t = 1. Por justaposição não uniforme de porções de pequena tira, é entendida uma justaposição que pode compreender uma descontinuidade ou um furo entre duas porções de pequena tira adjacentes. O coeficiente t da relação precedente é chamado de taxa de recobrimento, pois ele caracteriza a maior ou menor quantidade de furos presentes em uma camada de topo.

[0030] No que diz respeito à segunda relação, o comprimento total de pequena tira, projetado sobre a direção circunferencial, necessário para a realização da bicamada de topo, é igual a N*P, onde N é o número de períodos P da curva periódica e onde P é o período da curva periódica. A segunda condição N*P = 2R*T exprime o fato de que o comprimento total projetado de pequena tira é igual a um múltiplo T da circunferência 2R da superfície cilíndrica de colocação de raio R. T representa o número de voltas de enrolamento da pequena tira sobre a superfície cilíndrica de colocação de raio R, necessário para a realização da bicamada de topo.

[0031] Finalmente, visto que a trajetória do enrolamento circunferencial em ziguezague gera cruzamentos de pequena tira entre uma porção de pequena tira radialmente exterior e uma porção de pequena tira radialmente interior, os inventores classificaram esses cruzamentos de pequena tira em cruzamentos exteriores e cruzamentos interiores. Por definição, um cruzamento de pequena tira é exterior, quando a porção de pequena tira radialmente exterior forma, em um plano axial e com a direção circunferencial, um ângulo B positivo. Um plano axial é um plano orientado, definido por uma primeira direção circunferencial, tangente à superfície de revolução e orientada de acordo com o sentido de rodagem do pneumático, e uma segunda direção axial, paralela ao eixo de rotação do pneumático: é portanto um plano tangente à superfície de revolução. Ainda por definição, um cruzamento de pequena tira é interior, quando a porção de pequena tira radialmente exterior forma em um plano axial e com a direção circunferencial, um ângulo B negativo.

[0032] Os inventores procuraram obter, na proximidade de 40% dos cruzamentos de pequenas tiras, posicionados em uma zona mediana da largura axial da bicamada de topo, quer dizer fora das zonas de superposição de pequena tira presentes nas extremidades axiais da bicamada de topo, um número de cruzamentos interiores próximo do número de cruzamentos exteriores, para obter uma homogeneidade de tecedura que garante um funcionamento mecânico homogêneo da bicamada de topo. Esse objetivo é atingido, de acordo com os inventores, se, para pelo menos 40% dos cruzamentos de pequena tira axialmente posicionados, em relação à direção circunferencial, a uma distância axial L1 no máximo igual a 0,25 vezes a amplitude L da curva periódica, quer dizer na zona mediana, a porção circular de bicamada, centrada no cruzamento de pequena tira e que tem um raio igual a 2 vezes a largura W de pequena tira, quer dizer um raio limitado, compreende Ne cruzamentos de pequena tira exteriores e Ni cruzamentos de pequena tira interiores, de tal modo que │Ne-Ni│/(Ne+Ni) <= 0,3, o que garante que os números de cruzamentos de pequena tira respectivamente exteriores Ne e interiores Ni são próximos.

[0033] Vantajosamente, qualquer reforço metálico que tem uma seção circular de diâmetro D, a largura W da pequena tira é pelo menos igual a D. A pequena tira, a partir da qual é constituída da bicamada de topo, é no mínimo constituída por um reforço metálico único, revestido com uma mistura elastomérica. O diâmetro D do reforço é seu diâmetro de volume, e não seu diâmetro compactado.

[0034] Ainda vantajosamente, a largura W de pequena tira é no máximo igual a 0,2 vezes a amplitude L da curva periódica. A pequena tira, a partir da qual é constituída a bicamada de topo, deve ter uma largura suficiente, quer dizer deve ser composta por um número de reforços suficiente para permitir uma realização da bicamada suficientemente rápida. No entanto essa largura deve permanecer limitada para permitir o enrolamento da pequena tira sem torção dessa última ao nível dos extremos da curva periódica, quer dizer ao nível das mudanças de direção da trajetória. O fenômeno de torção, para fora do plano da pequena tira, é de fato especialmente sensível com os reforços metálicos.

[0035] Vantajosamente, a curva periódica tendo extremos e tendo um raio de curvatura R’ ao nível de seus extremos, o raio de curvatura R’ da curva periódica é pelo menos igual à amplitude L da curva periódica. O raio de curvatura da curva periódica, mínimo ao nível de seus extremos, deve ter um valor mínimo para permitir o enrolamento da pequena tira com reforços metálicos sem torção dessa última ao nível dos extremos, ao nível dos quais a trajetória da pequena tira muda de direção.

[0036] Ainda vantajosamente, a curva periódica tendo extremos e tendo um raio de curvatura R’ ao nível de seus extremos, o raio de curvatura R’ da curva periódica é no máximo igual a 7 vezes a amplitude L da curva periódica. O raio de curvatura da curva periódica, mínimo ao nível de seus extremos, deve no entanto permanecer limitado para permitir a obtenção de um ângulo A, em relação à direção circunferencial, não pequeno demais, classicamente pelo menos igual a 15º, quer dizer suficiente para obter uma rigidez transversal da bicamada de topo que permite garantir um comportamento transversal correto do pneumático.

[0037] Vantajosamente, a relação T/N é pelo menos igual a 0,15 e no máximo igual a 1,3. Um enrolamento circunferencial em ziguezague definido por um número N de períodos P repartidos em um número T de circunferências 2 R*T, tal que a relação T/N é compreendida no intervalo precedente, permite obter as características de trajetória visadas, tais como precedentemente definidas, a saber um ângulo A suficiente e raio de curvatura mínimo R’ ao nível dos extremos nas faixas exigidas.

[0038] Preferencialmente, N e T são números inteiros primos entre si. O fato de que N e T sejam números inteiros primos entre si permite que se tenha uma decalagem circunferencial da trajetória da pequena tira a cada volta de enrolamento de tal modo que não pode haver aí superposição radial da trajetória da pequena tira.

[0039] De acordo com um odo de realização preferido, os reforços metálicos das camadas de topo são reforços metálicos elásticos que têm um alongamento estrutural As pelo menos igual a 0,5% e um módulo em extensão no máximo igual a 150 GPa. As precedentes características são determinadas em um reforço metálico elástico, revestido com uma mistura elastomérica vulcanizada. O comportamento elástico dos reforços metálicos, tal como precedentemente definido, com em especial um alongamento estrutural As pelo menos igual a 0,5%, facilita a realização da divisão, quer dizer o enrolamento em ziguezague da pequena tira.

[0040] De acordo com uma variante do modo de realização preferido, os reforços metálicos elásticos da pequena tira são cabos multicordões de estrutura 1xI que compreendem uma única camada de I cordões enrolados em hélice, cada cordão compreendendo uma camada interna de J fios internos enrolados em hélice e uma camada externa de K fios externos enrolados em hélice em torno da camada interna. Os cabos multicordões são modos de realização clássicos de reforços metálicos elásticos, no domínio do pneumático.

[0041] Uma armadura de topo compreende preferencialmente pelo menos duas bicamadas de topo. Sabendo que uma armadura de topo de um pneumático para um veículo de Engenharia Civil compreende usualmente seis camadas de topo, repartidas em duas camadas de proteção, duas camadas de trabalho e duas camadas de guarnecimento, os inventores imaginaram substituir as duas camadas de trabalho por uma bicamada de trabalho, e/ou as duas camadas de guarnecimento por uma bicamada de guarnecimento e/ou as duas camadas de proteção por uma bicamada de proteção. Assim diversas configurações de armadura de topo podem ser consideradas: uma bicamada de topo combinada com quatro camadas de topo individuais, duas bicamadas de topo combinadas com duas camadas de topo individuais, três bicamadas de topo. Deve ser notado que uma armadura de topo simplificada, com unicamente duas bicamadas de topo, foi também considerada pelos inventores.

[0042] As características da invenção estão ilustradas pelas figuras 1 a 9 esquemáticas e não representadas na escala: - Figura 1: Meio corte meridiano de um topo de pneumático para veículo de Engenharia Civil de acordo com a invenção

- Figura 2: Vista em perspectiva de um enrolamento circunferencial em ziguezague de uma pequena tira, de acordo com uma curva periódica, obre uma superfície cilíndrica de colocação - Figura 3: Vista em planta da trajetória da pequena tira no fim de T = 1 volta de enrolamento da pequena tira - Figura 4: Vista em planta da trajetória da pequena tira no fim de T = 2 voltas de enrolamento da pequena tira - Figura 5: Vista em planta da trajetória da pequena tira no fim de T = 28 voltas de enrolamento da pequena tira, que corresponde à bicamada de topo em seu estado final - Figura 6: - Figura 3: Vista em planta da trajetória da pequena tira no fim de T = 28 voltas de enrolamento da pequena tira com localização dos cruzamentos de pequena tira em uma parte mediana - Figura 7: Esquema de um cruzamento de pequena tira exterior - Figura 8: Esquema de um cruzamento de pequena tira interior - Figura 9: Princípio de enumeração dos cruzamentos de pequena tira interiores e exteriores na proximidade de um cruzamento de pequena tira.

[0043] A figura 1 representa um meio corte meridiano, em um plano meridiano YZ que passa pelo eixo de rotação YY’ do pneumático, de um pneumático 1 para veículo de Engenharia Civil que compreende uma armadura de topo 2 radialmente interior a uma banda de rodagem 3 e radialmente exterior a uma armadura de carcaça 4. A armadura de topo 2 compreende uma bicamada de topo 21, constituída pelo menos em parte por duas camadas de topo (211, 212) radialmente superpostas, e obtida pelo enrolamento circunferencial em ziguezague de uma pequena tira de largura W, sobre uma superfície cilíndrica de colocação de raio R (não representada), que tem como eixo de revolução o eixo de rotação YY’ do pneumático. No modo de realização representado, a bicamada de topo 21 é uma bicamada de trabalho, radialmente interior a uma armadura de proteção 22 constituída por duas camadas de proteção. No plano meridiano YZ, cada camada de topo (211, 212) é constituída por uma justaposição axial de porções de pequena tira 5 de largura W/cosA, onde W é a largura (não representada) da pequena tira 5, medida perpendicularmente à linha média da pequena tira 5, e A é o ângulo (não representado) formado pela linha média da pequena tira 5, com a direção circunferencial XX’, no plano equatorial XZ.

[0044] A figura 2 é uma vista em perspectiva de um enrolamento circunferencial em ziguezague de uma pequena tira 5 de largura W, de acordo com uma curva periódica 7, sobre uma superfície cilíndrica de colocação 6, de revolução em torno do eixo de rotação YY’ do pneumático e que tem um raio R. Esse enrolamento circunferencial em ziguezague de uma pequena tira 5 é constitutivo de uma bicamada de topo.

[0045] A figura 3 é uma vista em planta da trajetória da pequena tira no fim de T = 1 volta de enrolamento da pequena tira ou, mais precisamente, da fibra média da pequena tira, a largura da pequena tira não sendo representada para uma melhor legibilidade da figura. Essa vista em planta, em um plano XY, corresponde à superfície desenvolvida da superfície cilíndrica de colocação, que tem um comprimento igual à circunferência C = 2 R, onde R é o raio de superfície cilíndrica de colocação, e uma largura igual à amplitude L da curva periódica 7. A trajetória do enrolamento circunferencial em ziguezague é uma curva periódica 7 que tem um período P e uma amplitude L> A curva periódica 7 forma, com a direção circunferencial XX’, um ângulo A medido ao nível dos pontos da curva posicionados em um plano equatorial XZ que passa pelo meio da banda de rodagem e que é perpendicular ao eixo de rotação YY’. A curva periódica 7 em extremos (71, 72) e tem um raio de curvatura R’ ao nível de seus extremos (71, 72). No modo de realização representado, com as escolhas de ângulo A e de raio de curvatura R’ realizadas, o período da curva periódica 7 se estende em 2,2 períodos P, em uma volta de enrolamento.

[0046] A figura 4 é uma vista em planta da trajetória da pequena tira no fim de T = 2 voltas de enrolamento da pequena tira. No modo de realização representado, a curva periódica 7, na segunda volta de enrolamento, cruza a trajetória da 1ª volta de enrolamento em 5 pontos, criando assim 5 cruzamentos de pequena tira 53.

[0047] A figura 5 é uma vista em planta da trajetória da pequena tira no fim de T = 28 voltas de enrolamento da pequena tira, que corresponde à bicamada de topo em seu estado final. No modo de realização representado, a bicamada de topo está em seu estado final quando a curva 7 se estende em um número N = 61 de períodos P repartidos em um número T = 28 de circunferências 2 R.

[0048] A figura 6 é uma vista em planta da trajetória da pequena tira no fim de T = 28 voltas de enrolamento da pequena tira, que corresponde à bicamada de topo em seu estado final, na qual é representado um exemplo de porção circular de bicamada 213, centrada em um cruzamento de pequena tira 53, posicionado na distância axial L1, e que te um raio R1 igual a 2 vezes a largura W da pequena tira. Essa porção circular de bicamada 213 é um elemento de referência sobre o qual são determinados o número Ne de cruzamentos de pequena tira exteriores e o número Ni de cruzamentos de pequena tira interiores, na proximidade do cruzamento de pequena tira 53.

[0049] A figura 7 é um esquema de um cruzamento de pequena tira 53 exterior, entre uma pequena tira radialmente exterior 51 e uma pequena tira radialmente interior 52. No caso de um cruzamento de pequena tira exterior, a porção de pequena tira 51 radialmente exterior forma, em um plano axial XY e com a direção circunferencial XX’, um ângulo B positivo. Um plano axial XY é um plano orientado, definido por uma primeira direção circunferencial XX’, tangente à superfície de revolução e orientada de acordo com o sentido de rodagem do pneumático, e uma segunda direção axial YY’, paralela ao eixo de rotação do pneumático: é, portanto, um plano tangente à superfície de revolução.

[0050] A figura 8 é um esquema de um cruzamento de pequena tira 53 interior, entre uma pequena tira radialmente exterior 51 e uma pequena tira radialmente interior 52. No caso de um cruzamento de pequena tira interior, a porção de pequena tira 51 radialmente exterior forma, em um plano axial XY e com a direção circunferencial XX’, um ângulo B negativo.

[0051] A figura 9 esquematiza o princípio de enumeração dos cruzamentos de pequena tira interiores e exteriores na proximidade de um cruzamento de pequena tira, esse último sendo interior no caso representado. Para cada cruzamento de pequena tira 53 axialmente posicionado, em relação à direção circunferencial XX’, a uma distância axial L1 no máximo igual a 0,25 vezes a amplitude L da curva periódica 7 (ver a figura 6), é definida uma porção circular de bicamada 213, centrada no cruzamento de pequena tira 53 e que tem um raio igual a 2 vezes a largura W de pequena tira 5. E depois são contados os números respectivos Ne de cruzamentos de pequena tira exteriores e Ni de cruzamentos de pequena tira interiores, contidos na dita porção circular. Deve ser notado que o cruzamento de pequena tira 53, sendo interior no caso representado, é levado em consideração em Ni. Os parâmetros do enrolamento periódico em ziguezague são nesse caso otimizados de tal modo que, para pelo menos 40% dos cruzamentos de pequena tira selecionados, sejam eles próprios interiores ou exteriores, a condição seguinte é verificada: │Ne-Ni│/(Ne+Ni) <= 0,3. Essa condição garante que os números de cruzamento de pequena tira respectivamente exteriores Ne e interiores Ni são próximos, esse critério sendo, de acordo com os inventores, característico de uma repartição homogênea dos cruzamentos de pequena tira interiores e exteriores, que acarreta um funcionamento mecânico homogêneo da bicamada de topo.

[0052] Os inventores definiram uma bicamada de topo com divisão otimizada, tal como definido na invenção, para um pneumático para veículo de Engenharia Civil de dimensão 24,00R35.

[0053] O pneumático estudado compreende uma armadura de topo constituída por duas bicamadas de topo, para as quais cada uma das camadas de topo é constituída por reforços metálicos elásticos de tipo cabos multicordões.

[0054] A estrutura desses cabos multicordões é de tipi 1xI, que compreende uma única camada de I cordões enrolados em hélice, cada cordão compreendendo uma camada interna de J fios internos enrolados e hélice e uma camada externa de K fios externos enrolados em hélice em torno da camada interna. No exemplo estudado, os cabos multicordões utilizados têm uma estrutura 52,26 = 4*(5 + 8)*26, quer dizer são constituídos de I = 4 cordões, cada cordão compreendendo uma camada interna J = 5 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 = 0,26 mm. Esses reforços têm um diâmetro D igual a 3,1 m, um módulo elástico em extensão E igual a 70 GPa, um alongamento estrutural As igual a 0,7%, e são repartidos axialmente de acordo com um passo axial igual a 5 mm.

[0055] A tabela 1 abaixo resume as propriedades dos cabos elásticos multicordões testados: TABELA 1 Tipo de reforço Cabo 52,26 Diâmetro D do reforço 3,1 mm Número I de cordões 4 Número J de fios de camada interna 4 Número K de fios de camada externa 9 Módulo de elasticidade em extensão 70 GPa Alongamento estrutural As 0,7%

[0056] A bicamada de topo é constituída por um enrolamento circunferencial em ziguezague de uma pequena tira de largura W igual a 35 mm, de acordo com uma direção circunferencial XX’ do pneumático e sobre uma superfície de revolução substancialmente cilíndrica posicionada a uma distância radial R igual a 985 mm do eixo de rotação YY’ do pneumático, essa distância radial R sendo medida em um plano equatorial XZ que passa pelo meio da banda de rodagem e que é perpendicular ao eixo de rotação YY’. A trajetória do enrolamento circunferencial em ziguezague é uma curva periódica que tem um período P igual a 2841 mm e uma amplitude L igual a 400 mm. A curva periódica forma, com a direção circunferencial XX’, um ângulo A igual a 24º, medido ao nível dos pontos da curva posicionados no plano equatorial XZ. A curva periódica se estende em um número N, igual a 61, de períodos P repartidos em um número T, igual a 28, de circunferências 2R. A curva periódica da trajetória do enrolamento circunferencial em ziguezague satisfaz as relações seguintes N*(W/senA) = 2R*t = 5,3 m com t = 0,85, e N*P = 2R*T = 173,3 m.

[0057] A tabela 2 abaixo resume as propriedades da curva periódica do enrolamento circunferencial em ziguezague de pequena tira, que constitui a bicamada de topo:

TABELA 2 Dimensão 24,00R35 Raio R da superfície cilíndrica no 985 mm centro Largura W de pequena tira 35 mm Ângulo no centro A da curva 24º periódica Raio de curvatura R’ ao nível dos 995 mm extremos Período P da curva periódica 2841 mm Amplitude L da curva periódica 400 mm Número N de períodos P 61 Número de voltas T de enrolamento 28 Razão T/N 0,46 Taxa de recobrimento t da divisão 0,85

[0058] Os inventores verificaram que, para 58% dos cruzamentos de pequena tira axialmente posicionados, em relação à direção circunferencial XX’, a uma distância axial L1 no máximo igual a 100 mm (= 0,25*L), a porção circular de bicamada, centrada no cruzamento de pequena tira e que tem um raio R1 igual a 70 mm (= 2*W) compreende Ne cruzamentos de pequena tira exteriores e Ni cruzamentos de pequena tira interiores, de tal modo que │Ne-Ni│/(Ne+Ni) <= 0,3.

[0059] Essa invenção, estudada no domínio dos pneumáticos para veículo de Engenharia Civil, pode ser aplicada a qualquer pneumático que compreende uma armadura de topo que compreende pelo menos duas camadas de topo metálicas, tal como por exemplo um pneumático para Veículo Pesado.

Claims (10)

REIVINDICAÇÕES

1. Pneumático (1) para veículo de Engenharia Civil que compreende: - uma armadura de topo (2) radialmente interior a uma banda de rodagem (3) e radialmente exterior a uma armadura de carcaça (4), - a armadura de topo (2) compreendendo pelo menos uma bicamada de topo (21) constituída pelo menos em parte por duas camadas de topo (211, 212) radialmente superpostas e constituídas cada uma delas por reforços revestidos com um material elastomérico, - cada bicamada de topo (21) sendo constituída por um enrolamento circunferencial em ziguezague de uma pequena tira (5) de largura W, de acordo com uma direção circunferencial (XX’) do pneumático e sobre uma superfície de revolução substancialmente cilíndrica (6) posicionada a uma distância radial R do eixo de rotação (YY’) do pneumático, - a trajetória do enrolamento circunferencial em ziguezague sendo uma curva periódica (7) que tem um período P e uma amplitude L, - a curva periódica (7) formando, com a direção circunferencial (XX’), um ângulo A medido ao nível dos pontos da curva posicionados em um plano equatorial (XZ) que passa pelo meio da banda de rodagem e que é perpendicular ao eixo de rotação (YY’), - a curva periódica (7) se estendendo em um número N de períodos repartidos em um número T de circunferências 2R, - a trajetória do enrolamento circunferencial em ziguezague gerando cruzamentos de pequena tira (53) entre uma porção de pequena tira radialmente exterior (51) e uma porção de pequena tira radialmente interior (52), - um cruzamento de pequena (53) tira sendo exterior, quando a porção de pequena tira radialmente exterior (51) forma, em um plano axial (XY) e com a direção circunferencial (XX’), um ângulo B positivo, - um cruzamento de pequena tira (53) sendo interior, quando a porção de pequena tira radialmente exterior (51) forma em um plano axial (XY) e com a direção circunferencial (XX’), um ângulo B negativo,

caracterizado pelo fato de que os reforços das camadas de topo (211, 212) são metálicos, em que a curva periódica (7) da trajetória do enrolamento circunferencial em ziguezague, satisfaz as relações seguintes: N*(W/senA) = 2R*t com 0,6 <=t<=1, N*P = 2R*T, e em que, para pelo menos 40% dos cruzamentos de pequena tira (53) axialmente posicionados, em relação à direção circunferencial (XX’)’, a uma distância axial L1 no máximo igual a 0,25 vezes a amplitude L da curva periódica (7), a porção circular de bicamada (213), centrada no cruzamento de pequena tira (53) e que tem um raio R1 igual a 2 vezes a largura W de pequena tira (5), compreende Ne cruzamentos de pequena tira exteriores e Ni cruzamentos de pequena tira interiores, de tal modo que │Ne-Ni│/(Ne+Ni) <= 0,3.

2. Pneumático (1) de acordo com a reivindicação 1, tendo todo reforço metálico uma seção circular de diâmetro D, caracterizado pelo fato de que a largura W da pequena tira (5) é pelo menos igual a D.

3. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a largura W da pequena tira (5) é no máximo igual a 0,2 vezes a amplitude L da curva periódica (7).

4. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, tendo a curva periódica (7) extremos (71, 72) e um raio de curvatura R’ no nível de seus extremos (71, 72), caracterizado pelo fato de que o raio de curvatura R’ da curva periódica (7) é pelo menos igual à amplitude L da curva periódica (7).

5. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, tendo a curva periódica (7) extremos (71, 72) e um raio de curvatura R’ no nível de seus extremos (71, 72), caracterizado pelo fato de que o raio de curvatura R’ da curva periódica (7) é no máximo igual a 7 vezes a amplitude L da curva periódica (7).

6. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a relação T/N é pelo menos igual a 0,15 e no máximo igual a 1,3.

7. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que N e T são números inteiros primos entre si.

8. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que os reforços metálicos das camadas de topo (211, 212) são reforços metálicos elásticos que têm um alongamento estrutural As pelo menos igual a 0,5% e um módulo de elasticidade em extensão no máximo igual a 150 GPa.

9. Pneumático (1) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os reforços metálicos elásticos da pequena tira (5) são cabos multicordões de estrutura 1xI que compreendem uma única camada de I cordões enrolados em hélice, cada cordão compreendendo uma camada interna de J fios internos enrolados em hélice e uma camada externa de K fios externos enrolados em hélice em torno da camada interna.

10. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a armadura de topo (2) compreende pelo menos duas bicamadas de topo (21).