BR112021010935A2 - Pneumático para veículo que compreende uma estrutura de enrijecimento - Google Patents

Abstract

A presente invenção tem como objeto um pneumático (1) para veículo agrícola que compreende uma armadura de topo (3), que compreende pelo menos duas camadas de topo (31, 32), que compreendem cada uma delas reforços metálicos revestidos com um material elastomérico. De acordo com a invenção, todo reforço metálico de camada de topo (31, 32) tem uma lei de comportamento elástico em extensão, dita de módulo duplo, que compreende uma primeira porção que tem um primeiro módulo em extensão MG1 no máximo igual a 30 GPa, e uma segunda porção que tem um segundo módulo em extensão MG2 pelo menos igual a 2 vezes o primeiro módulo em extensão MG1, e todo reforço metálico de camada de topo (31, 32) tem uma lei de comportamento em compressão, caracterizada por uma deformação crítica de flambagem em compressão E0 pelo menos igual a 3 %.

Description

“PNEUMÁTICO PARA VEÍCULO QUE COMPREENDE UMA ESTRUTURA DE ENRIJECIMENTO”

[0001] A presente invenção tem como objeto um pneumático para veículo agrícola, tal como um trator agrícola ou um veículo agroindustrial, e se refere mais especialmente a sua armadura de topo.

[0002] As especificações dimensionais e as condições de utilização (carga, velocidade, pressão) de um pneumático para veículo agrícola são definidas em normas, tais como, por exemplo, a norma ETRTO (European Tyre and Rim Technical Organisation). A título de exemplo, um pneumático radial para roda motriz de um trator agrícola é destinado a ser montado em um aro do qual o diâmetro está geralmente compreendido entre 16 polegadas e 46 polegadas, e mesmo 54 polegadas. Ele é destinado a rodar em um trator agrícola do qual a potência está compreendida entre 50 CV e mais de 250 CV (até 550 CV) e que pode rodar até 65 km/h. Para esse tipo de pneumático, a pressão de inflação mínima recomendada que corresponde à capacidade de carga indicada é na maior parte das vezes no máximo igual a 400 kPa, mas pode descer até 240 kPa, para um pneumático IF (Improved Flexion), e mesmo 160 kPa, para um pneumático VF (Very High Flexion).

[0003] Como qualquer pneumático, um pneumático para veículo agrícola 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.

[0004] No que se segue, as direções circunferencial, axial e radial designam respectivamente uma direção tangente à superfície de rodagem e orientada de acordo com o sentido de rotação do pneumático, uma direção paralela ao eixo de rotação do pneumático e uma direção perpendicular ao eixo de rotação do pneumático.

[0005] Um pneumático radial para veículo agrícola compreende 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.

[0006] A banda de rodagem de um pneumático para veículo agrícola compreende geralmente uma pluralidade de elementos em relevo, chamados de elementos de escultura, que se estendem radialmente para o exterior a partir de uma superfície de sustentação até a superfície de rodagem, e que na maior parte do tempo são separados uns dos outros por vazios ou sulcos. Esses elementos de escultura são na maior parte das vezes barrinhas que têm geralmente uma forma alongada globalmente paralelepipédica, que compreendem pelo menos uma porção retilínea ou curvilínea.

[0007] A armadura de carcaça de um pneumático radial para veículo agrícola compreende pelo menos uma camada de carcaça que liga os dois talões entre si. Uma camada de carcaça compreende reforços revestidos com um material polimérico que compreende um elastômero, obtido por misturação, ou mistura elastomérica. Os reforços de camada de carcaça são na maior parte das vezes constituídos por materiais poliméricos têxteis, tais como um poliéster, por exemplo um polietileno tereftalato (PET), uma poliamida alifática, por exemplo um nylon, uma poliamida aromática, por exemplo a aramida, ou ainda o raiom. Os reforços 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 agrícola 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 revestidos com uma mistura elastomérica e paralelos entre si. Quando os reforços de camada de topo formam, com a direção circunferencial, um ângulo no máximo igual a 10°, eles são ditos circunferenciais, ou substancialmente circunferenciais, e asseguram uma função de guarnecimento que limita as deformações radiais do pneumático. Quando os reforços de camada de topo formam, com a direção circunferencial, um ângulo pelo menos igual a 10° e na maior parte das vezes no máximo igual a 40°, eles são chamados de reforços com ângulo e têm uma função de retomada dos esforços transversais, paralelos à direção axial, aplicados, aplicados ao pneumático. Os reforços de camada de topo podem ser constituídos por materiais poliméricos têxteis, tais como um poliéster, por exemplo um polietileno tereftalato (PET), uma poliamida alifática, por exemplo um nylon, uma poliamida aromática, por exemplo a aramida, ou ainda o raiom, ou por materiais metálicos, tais como o aço.

[0009] Um pneumático para veículo agrícola é destinado a rodar sobre diversos tipos de solos tais como a terra mais ou menos compacta dos campos, os caminhos não asfaltados de acesso aos campos e as superfícies asfaltadas das estradas. Considerando a diversidade da utilização, no campo e na estrada, um pneumático para veículo agrícola deve apresentar um compromisso de desempenhos entre, de modo não exaustivo, a tração no campo sobre solo móvel, a resistência aos arrancamentos, a resistência ao desgaste na estrada, a resistência ao avanço, o conforto vibratório na estrada.

[0010] Um problema essencial para a utilização de um pneumático no campo é o de limitar ao máximo a compactação do solo pelo pneumático, suscetível de prejudicar as culturas. Essa é a razão pela qual, no domínio agrícola, pneumáticos de baixa pressão, e, portanto, de grande flexão, foram desenvolvidos. A norma ETRTO distingue assim os pneumáticos IF (Improved Flexion), com uma pressão de inflação mínima recomendada geralmente igual a 240 kPa, e os pneumáticos VF (Very High Flexion), com uma pressão de inflação mínima recomendada geralmente igual a 160 kPa. De acordo com a norma, em relação a um pneumático padrão, um pneumático IF tem uma capacidade de carga aumentada de 20 %, e um pneumático VF tem uma capacidade de carga aumentada de 40 %, para uma pressão de inflação igual a 160 kPa.

[0011] No entanto a utilização de pneumáticos de baixa pressão teve um impacto negativo sobre o comportamento no campo. Assim a diminuição da pressão de inflação acarretou uma diminuição das rigidezes transversal e de deriva do pneumático, daí uma diminuição do impulso transversal do pneumático, e, por conseguinte, uma degradação de seu comportamento sob solicitações transversais. Uma solução para restabelecer um impulso transversal correto foi a de enrijecer transversalmente a armadura de topo do pneumático, substituindo para isso as camadas de topo com reforços têxteis por camadas de topo com reforços metálicos.

Assim, por exemplo, uma armadura de topo que compreende seis camadas de topo com reforços têxteis de tipo raiom foi substituída por uma armadura de topo que compreende duas camadas de topo com reforços metálicos feitos de aço. O documento EP 2934917 descreve assim um pneumático IF que compreende uma armadura de topo que compreende pelo menos duas camadas de topo com reforços metálicos, combinada com uma armadura de carcaça que compreende pelo menos duas camadas de carcaça com reforços têxteis.

[0012] Mas a utilização de camadas de topo com reforços metálicos, em um pneumático para veículo agrícola, pode acarretar uma diminuição da resistência do topo do pneumático, devido a uma ruptura prematura dos reforços metálicos.

[0013] Os inventores então se deram como objetivo o de aumentar a resistência de uma armadura de topo com reforços metálicos até um nível pelo menos equivalente a aquela de uma armadura de topo com reforços têxteis, em especial para um pneumático para veículo agrícola que funciona com baixa pressão tal como um pneumático IF (Improved Flexion) ou um pneumático VF (Very High Flexion).

[0014] Esse objetivo foi atingido de acordo com a invenção por um pneumático para veículo agrícola 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 duas camadas de topo, que compreendem cada uma delas reforços metálicos revestidos com um material elastomérico, paralelos entre si e que formam, com a direção circunferencial, um ângulo A pelo menos igual a 10°, - todo reforço metálico de camada de topo tendo uma lei de comportamento elástico em extensão, dita de módulo duplo, que compreende uma primeira porção que tem um primeiro módulo em extensão MG1 no máximo igual a 30 GPa, e uma segunda porção que tem um segundo módulo em extensão MG2 pelo menos igual a 2 vezes o primeiro módulo em extensão MG1, a dita lei de comportamento em extensão sendo determinada para um reforço metálico revestido com uma mistura elastomérica que tem um módulo de elasticidade em extensão a 10 % de alongamento MA10 pelo menos igual a 5 MPa e no máximo igual a 15 MPa,

- e todo reforço metálico de camada de topo tendo uma lei de comportamento em compressão, caracterizada por uma deformação crítica de flambagem em compressão E0 pelo menos igual a 3 %, a dita lei de comportamento em compressão sendo determinada em uma peça de teste constituída por um reforço colocado em seu centro e revestido por um volume paralelepipédico de mistura elastomérica que tem um módulo de elasticidade em extensão a 10 % de alongamento MA10 pelo menos igual a 5 MPa e no máximo igual a 15 MPa.

[0015] Para um pneumático para veículo agrícola que compreende uma armadura de topo com pelo menos duas camadas de topo com reforços metálicos, os inventores propõem utilizar reforços metálicos elásticos dos quais as leis de comportamento têm características específicas ao mesmo tempo em extensão e em compressão.

[0016] No que diz respeito a seu comportamento em extensão, um reforço metálico nu, quer dizer não revestido com um material elastomérico, 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 extensão 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 ou a norma ASTM D2969-04 de

2014.

[0017] O alongamento total na ruptura At de um 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 do metal desses fios metálicos tomados individualmente, acima do limite de elasticidade.

[0018] No contexto da invenção, a lei de comportamento em extensão de um reforço metálico é determinada para um reforço metálico revestido com um material elastomérico cozido, que corresponde a um reforço metálico nu. A título de exemplo, e de modo não exaustivo, um material elastomérico de revestimento cozido é uma composição à base de borracha que tem um módulo de elasticidade em extensão secante a 10 % de alongamento MA10 pelo menos igual a 5 MPa e no máximo igual a 15 MPa, por exemplo igual a 6 MPa. Esse módulo de elasticidade em extensão é determinado a partir de ensaios de tração realizados de acordo com a norma francesa NF T 46-002 de setembro de 1988.

[0019] A partir da curva força-alongamento, para uma lei de comportamento elástico de módulo duplo que compreende uma primeira porção e uma segunda porção, é possível definir uma primeira rigidez em extensão KG1, que representa a inclinação da reta secante que passa pela origem da referência, na qual é representada a lei de comportamento, e o ponto de transição entre as primeira e segunda porções. Do mesmo modo, é possível definir uma segunda rigidez em extensão KG2, que representa a inclinação de uma reta que passa por dois pontos posicionados em uma parte substancialmente linear da segunda porção.

[0020] A partir da curva força-alongamento, que caracteriza o comportamento em extensão de um reforço, é possível definir também uma camada tensão-deformação, a tensão sendo igual à relação entre a força de tração aplicada ao reforço e a superfície da seção do reforço, e a deformação sendo o alongamento relativo do reforço. Para uma lei de comportamento elástico de módulo duplo que compreende uma primeira porção e uma segunda porção, é possível definir um primeiro módulo em extensão MG1, que representa a inclinação da reta secante que passa pela origem da referência, na qual é representada a lei de comportamento, e o ponto de transição entre as primeira e segunda porções. Do mesmo modo, é possível definir um segundo módulo em extensão MG2, que representa a inclinação de uma reta que passa por dois pontos posicionados em uma parte substancialmente linear da segunda porção. As rigidezes em extensão KG1 e KG2 são respectivamente iguais a MG1*S e MG2*S, S sendo a superfície da seção do reforço. Deve ser notado que as leis de comportamento de módulo duplo que entram no âmbito da invenção, que compreendem uma primeira porção de baixo módulo e uma segunda porção de módulo elevado.

[0021] De acordo com a invenção, no que diz respeito ao comportamento em extensão dos reforços metálicos, todo reforço metálico de camada de topo tem uma lei de comportamento elástico em extensão, dita de módulo duplo, que compreende uma primeira porção que tem um primeiro módulo em extensão MG1 no máximo igual a 30 GPa, e uma segunda porção que tem um segundo módulo em extensão MG2 pelo menos igual a 2 vezes o primeiro módulo em extensão MG1.

[0022] No que diz respeito ao comportamento em compressão, um reforço metálico é caracterizado mecanicamente por uma curva que representa a força de compressão (em N), aplicada ao reforço metálico, em função de sua deformação em compressão (em %). Uma tal curva em compressão é em especial caracterizada por um ponto limite, definido por uma força crítica de flambagem Fc e uma deformação crítica de flambagem E0, acima do qual o reforço é submetido a uma flambagem em compressão, que corresponde a um estado de instabilidade mecânica caracterizado por grandes deformações do reforço com uma diminuição do esforço de compressão.

[0023] A lei de comportamento em compressão é determinada, com o auxílio de uma máquina de teste de tipo Zwick ou Instron, em uma peça de teste de dimensões 12 mm x 21 mm x 8 mm (largura x altura x espessura). A peça de teste é constituída por um reforço, colocado em seu centro e revestido por um volume paralelepipédico de mistura elastomérica que define o volume da peça de teste, o eixo do reforço sendo posicionado de acordo com a altura da peça de teste. No contexto da invenção, a mistura elastomérica da peça de teste tem um módulo de elasticidade em extensão secante a 10 % de alongamento MA10 pelo menos igual a 5 MPa e no máximo igual a 15 MPa, por exemplo igual a 6 MPa. A peça de teste é comprimida no sentido da altura, a uma velocidade de 3 mm/min. até uma deformação em compressão, quer dizer um esmagamento da peça de teste igual a 10 % de sua altura inicial, em temperatura ambiente. A força crítica de flambagem Fc e a deformação crítica de flambagem E0 correspondente são atingidas quando o esforço aplicado diminui enquanto a deformação continua a aumentar. Em outros termos a força crítica de flambagem Fc corresponde à força de compressão máxima Fmax.

[0024] De acordo com a invenção, no que diz respeito ao comportamento em compressão dos reforços metálicos, todo reforço metálico de camada de topo tem uma lei de comportamento em compressão, caracterizada por uma deformação crítica de flambagem em compressão E0 pelo menos igual a 3 %.

[0025] Os inventores mostraram que reforços metálicos ditos elásticos, caracterizados por leis de comportamento em extensão e em compressão tais como precedentemente descritas, têm um limite de resistência em fatiga, por ocasião de ciclos repetidos alternativamente em extensão e em compressão, superior a aquela dos reforços metálicos usuais.

[0026] De fato, por ocasião da rodagem de um pneumático para veículo agrícola que compreende uma banda de rodagem com barrinhas, o basculamento das barrinhas sob torque (motor ou frenador) provoca um basculamento das camadas de topo, posicionadas radialmente no interior das barrinhas. Esse basculamento provoca curvaturas alternativamente positivas e negativas das camadas de topo, e correlativamente ciclos alternativamente em compressão/extensão dos reforços metálicos das camadas de topo.

[0027] Deve ser notado também que as camadas de topo de um pneumático para veículo agrícola apresentam com frequência curvaturas iniciais, ao mesmo tempo de acordo com a direção circunferencial e de acordo com a direção axial, que resultam dos movimentos dos diversos constituintes elastoméricos e dos reforços no decorrer da fabricação, por ocasião da moldagem e do cozimento do pneumático. Essas deformações iniciais se adicionam às deformações que resultam do basculamento das barrinhas e contribuem, portanto, também para os ciclos em compressão/extensão dos reforços metálicos das camadas de topo, por ocasião da rodagem do pneumático.

[0028] Assim reforços metálicos elásticos de camadas de topo de acordo com a invenção estão aptos para melhor suportar os ciclos em compressão/extensão precedentemente descritos, o que acarreta uma melhoria da resistência da armadura de topo do pneumático, e, portanto, um aumento da duração de vida do pneumático.

[0029] Vantajosamente, no caso em que a armadura de topo é constituída por duas camadas de topo, a massa linear de um reforço metálico de camada de topo é pelo menos igual a 6 g/m e no máximo igual a 13 g/m. A massa linear de um reforço metálico é a massa de metal de uma porção de reforço que tem um comprimento unitário igual a 1 m. A massa linear está correlacionada com o módulo em extensão do reforço, e, portanto, com sua rigidez. Por conseguinte, essa faixa de valores de massa linear foi considerada ótima em relação à rigidez de reforço visada. De modo mais geral, para uma armadura de topo constituída por 2n camadas de topo, a massa linear dos reforços constitutivos de cada camada de topo é vantajosamente pelo menos igual a 6/n g/m e no máximo igual a 13/n g/m.

[0030] De acordo com um modo de realização preferido dos reforços metálicos, todo reforço metálico de camada de topo é um cabo multicordão de estrutura 1xN que compreende uma única camada de N cordões de diâmetro DT enrolados em hélice que têm um ângulo AT e um raio de curvatura RT, 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. Esse é um tipo de reforço metálico correntemente utilizado no domínio pneumático.

[0031] Na maior parte das vezes todos os cordões têm o mesmo diâmetro DT. Cada cordão é enrolado em hélice em torno do eixo do cabo, essa hélice sendo caracterizada por um passo de hélice PT, um ângulo de hélice AT e um raio de curvatura RT. O passo de hélice PT é a distância no fim da qual o cordão fez uma volta de hélice completa. O raio de curvatura RT é calculado de acordo com a relação RT = PT/(π* Sen (2*AT)).

[0032] No caso especial em que os reforços metálicos de camada de topo são cabos multicordões, o ângulo de hélice AT de um cordão é vantajosamente pelo menos igual a 20° e no máximo igual a 30°. Essa faixa de valores de ângulo de hélice AT de um cordão condiciona a geometria do cabo e, em especial, a curvatura dos cordões que impacta o nível de deformação crítica de flambagem em compressão E0 e contribui para a obtenção de um valor pelo menos igual a 3 %.

[0033] Ainda no caso especial no qual os reforços metálicos de camada de topo são cabos multicordões, a relação RT/DT entre o raio de curvatura de hélice de um cordão RT e o diâmetro de um cordão DT é também vantajosamente no máximo igual a 5. Esse valor máximo da relação RT/DT é um critério que contribui também para um nível de deformação crítica de flambagem em compressão E0 pelo menos igual a 3 %.

[0034] No caso em que a armadura de topo é constituída por duas camadas de topo e em que os reforços metálicos de camada de topo são cabos multicordões, o diâmetro D de um reforço metálico de camada de topo é ainda vantajosamente pelo menos igual a 1,4 mm e no máximo igual a 3 mm. Essa faixa de valores de diâmetro D é compatível com a faixa de valores visados para a massa linear de reforço. Tais reforços são obtidos a partir de união de fios feitos de aço que têm geralmente um diâmetro no máximo igual a 0,35 mm, e mesmo no máximo igual a 0,28 mm.

[0035] Ainda no caso em que a armadura de topo é constituída por duas camadas de topo, a resistência em ruptura R de uma camada de topo é pelo menos igual a 500 N/mm e no máximo igual a 1500 N/mm. A resistência em ruptura R de uma camada de topo é igual à força em ruptura unitária, em N, de um reforço metálico dividida pelo passo, em mm, quer dizer a distância entre dois reforços consecutivos. A resistência em ruptura R condiciona, em especial, a resistência ao rebentamento sob pressão do pneumático, com um coeficiente de segurança dado.

[0036] De acordo com um modo de realização vantajoso da armadura de topo, a armadura de topo compreende pelo menos uma camada de guarnecimento que compreende reforços revestidos com um material elastomérico, paralelos entre si e que formam, com a direção circunferencial (XX’), um ângulo B no máximo igual a 10°. Uma camada de guarnecimento tem como função a de participar na retomada das solicitações mecânicas de inflação e, também, na melhoria da resistência da armadura de topo por um enrijecimento dessa última, quando o pneu é esmagado sob uma carga radial e, em especial, submetido a um ângulo de deriva em torno da direção radial. 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 5° e no máximo iguais a 10°, e as camadas de guarnecimento circunferenciais, mais precisamente substancialmente circunferenciais, quer dizer das quais os reforços formam, com a direção circunferencial, ângulos no máximo iguais a 5° e que podem ser nulos. As camadas de guarnecimento de ângulos fechados compreendem reforços que têm extremidades livres ao nível das extremidades axiais das camadas de guarnecimento. As camadas de guarnecimento circunferenciais compreendem reforços 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. Os reforços de camada de guarnecimento podem ou ser contínuos, ou fracionados. Os reforços de camada de guarnecimento podem ser ou metálicos, ou têxteis.

[0037] De acordo com um outro modo de realização vantajoso da armadura de topo, a armadura de topo compreende pelo menos uma camada de topo adicional que compreende reforços metálicos revestidos com um material elastomérico, paralelos entre si e que formam, com a direção circunferencial, um ângulo C pelo menos igual a 60° e no máximo igual a 90°. Essa camada de topo adicional compreende reforços metálicos, não necessariamente elásticos e não necessariamente do tipo daqueles da invenção e que formam, em relação à direção circunferencial, ângulos compreendidos entre 60° e 90°. Esses ângulos são maiores do que aqueles formados pelos reforços elásticos das camadas de topo de acordo com a invenção, geralmente compreendidos entre 10° e 40°. Essa camada de topo adicional, radialmente posicionada ou no interior ou no exterior das camadas de topo de acordo com a invenção, e sendo na maior parte das vezes desacoplada das ditas camadas, quer dizer separada delas por uma camada feita de mistura elastomérica, contribui para o enrijecimento da armadura de topo por um efeito de guarnecimento por triangulação com as outras camadas de topo.

[0038] Na maior parte das vezes a armadura de carcaça compreende pelo menos uma camada de carcaça que compreende reforços têxteis revestidos com um material elastomérico, paralelos entre si e que formam, com a direção circunferencial, um angulo D pelo menos igual a 85° e no máximo igual a 95°. Mas um ângulo D inferior,

tipicamente pelo menos igual a 65°, também pode ser considerado.

[0039] De acordo com um modo de realização usual da banda de rodagem, a banda de rodagem é constituída por uma primeira e por uma segunda fileiras de barrinhas, que se estendem radialmente para o exterior a partir de uma superfície de sustentação e que são dispostas em ziguezague em relação ao plano equatorial do pneumático.

[0040] A invenção é aplicável em especial a um pneumático radial para roda motriz de um trator agrícola, e ainda mais especialmente a um pneumático IF (Improved Flexion), com uma pressão de inflação mínima recomendada geralmente igual a 240 kPa, e a um pneumático VF (Very High Flexion), com uma pressão de inflação mínima recomendada geralmente igual a 160 kPa. Ela pode até ser estendida a um pneumático inflado a uma baixa pressão, tal como recomendada para um pneumático VF, mas que tem uma capacidade de carga superior a aquela de um pneumático VF.

[0041] As características da invenção estão ilustradas pelas figuras 1 a 7 esquemáticas e não representadas na escala: - Figura 1: Meio corte meridiano de pneumático para veículo agrícola de acordo com a invenção - Figura 2: exemplo tipo de curva força de tração-alongamento tipo de um reforço metálico elástico de acordo com a invenção, revestido com um material elastomérico - Figura 3: Curvas tensão de tração-alongamento para dois exemplos especiais de reforço metálico elástico de acordo com a invenção (E12.23 e E24.26), revestido com um material elastomérico - Figura 4: Exemplo tipo de curva força de compressão-deformação em compressão de um reforço metálico elástico de acordo com a invenção, obtido em uma peça de teste feita de material elastomérico - Figuras 5 e 6: Fórmulas de montagem de dois exemplos especiais de reforço metálico elástico de acordo com a invenção (E18.23 e E24.26) - Figura 7: Vista de frente de um pneumático para veículo agrícola com banda de rodagem com barrinhas.

[0042] 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 agrícola 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 duas camadas de topo 31, 32, que compreendem cada uma delas reforços metálicos revestidos com um material elastomérico, paralelos entre si e que formam, com a direção circunferencial, um ângulo A pelo menos igual a 10° (não representado). A armadura de topo 4 compreende três camadas de carcaça que compreendem reforços têxteis revestidos com um material elastomérico, paralelos entre si e que formam, com a direção circunferencial (XX’), um angulo D pelo menos igual a 85° e no máximo igual a 95° (não representado).

[0043] A figura 2 é um exemplo tipo de curva força de tração-alongamento relativo de um reforço metálico elástico de acordo com a invenção, revestido com um material elastomérico, que representa seu comportamento elástico em extensão. A força de tração F e expressa em N e o alongamento A é um alongamento relativo, expresso em %. De acordo com a invenção, a lei de comportamento em extensão, elástico e de módulo duplo, compreende uma primeira porção e uma segunda porção. A primeira porção é delimitada por dois pontos dos quais as ordenadas correspondem respectivamente a uma força de tração nula e a uma força de tração igual a 87 N, as abscissas respectivas sendo os alongamentos relativos correspondentes (em %). É possível definir uma primeira rigidez em extensão KG1, que representa a inclinação da reta secante que passa pela origem da referência, na qual é representada a lei de comportamento, e o ponto de transição entre as primeira e segunda porções. Sabendo que por definição, a rigidez em extensão KG1 é igual ao produto do módulo em extensão MG1 pela superfície S da seção do reforço, é possível deduzir daí facilmente o módulo em extensão MG1. A segunda porção é o conjunto dos pontos que correspondem a uma força de tração superior a 87 N. Do mesmo modo, para essa segunda porção, é possível definir uma segunda rigidez em extensão KG2, que represneta a inclinação de uma reta que passa por dois pontos posicionados em uma parte substancialmente linear da segunda porção. No exemplo representado, os dois pontos têm como ordenadas respectivas F = 285 N e F = 385 N, esses valores de força de tração correspondendo a níveis de solicitações mecânicas representativos daqueles que são aplicados aos reforços metálicos das camadas de topo, no decorrer da rodagem do pneumático estudado. Como descrito precedentemente KG2 = MG2*S, portanto é possível deduzir daí o módulo em extensão MG2.

[0044] A figura 3 representa duas curvas de tensão de tração-alongamento, a tensão de tração F/S, expressa em MPa, sendo igual à relação entre a força de tração F, expressa em N, aplicada ao reforço, e a superfície S da seção do reforço, expressa em mm2, e o alongamento A sendo o alongamento relativo do reforço, expresso em %. A superfície S da seção do reforço e a seção de metal igual a ML/ρ, ML sendo a massa linear do reforço, expressa em g/m, e ρ sendo a massa volúmica constitutiva do reforço, expressa em g/cm3 (por exemplo a massa volúmica ρ do aço latonado é igual a 7,77 g/cm3). Essas curvas são as leis de comportamento em extensão respectivas de dois exemplos de reforços elásticos multicordões E18.23 e E24.26 revestidos com um material elastomérico. Dessas curvas, podem ser deduzidos diretamente os primeiro e segundo módulos em extensão MG1 e MG2. De acordo com a invenção, para cada uma das leis de comportamento representadas, o primeiro módulo em extensão MG1 é no máximo igual a 30 GPa, e o segundo módulo em extensão MG2 é pelo menos igual a duas vezes o primeiro módulo em extensão MG1.

[0045] A figura 4 é um exemplo tipo de curva de força de compressão-deformação em compressão de um reforço metálico elástico de acordo com a invenção, que representa seu comportamento elástico em compressão. A força de compressão F é expressa em N e a deformação em compressão é um esmagamento relativo, expresso em %. Essa lei de comportamento em compressão, determinada em uma peça de teste feita de mistura elastomérica que tem um módulo de elasticidade em extensão secante a 10 % de alongamento MA10 igual a 6 MPa, apresenta um máximo que corresponde ao aparecimento da flambagem em compressão do reforço. Esse máximo é atingido para uma força de compressão máxima Fmax, ou força crítica de flambagem, que corresponde a uma deformação critica de flambagem E0. Acima do ponto de flambagem, a força de compressão aplicada diminui enquanto que a deformação continua a aumentar. De acordo com a invenção, a deformação crítica de flambagem em compressão E0 é pelo menos igual a 3 %.

[0046] As figuras 5 e 6 apresentam dois exemplos de estruturas de montagem de reforços elásticos multicordões, modos de realização especiais da invenção. A figura 5 representa um cabo multicordões de tipo E18.23 que tem uma estrutura 3*(1+5)*0.23, quer dizer que compreende uma única camada de 3 cordões, cada cordão compreendendo uma camada interna de 1 fio interno enrolado em hélice e uma camada externa de 5 fios externos enrolados em hélice em torno da camada interna. Cada fio é feito de aço e tem um diâmetro unitário igual a 0,23 mm. A figura 6 representa um cabo multicordões de tipo E24.26 que tem uma estrutura 4*(1+5)*0.26, quer dizer que compreende uma única camada de 4 cordões, cada cordão compreendendo uma camada interna de 1 fio interno enrolado em hélice e uma camada externa de 5 fios externos enrolados em hélice em torno da camada interna. Cada fio é feito de aço e tem um diâmetro unitário igual a 0,26 mm. Esses cabos são obtidos por retorcedura.

[0047] A figura 7 representa uma vista de frente de um pneumático para veículo agrícola que compreende uma banda de rodagem com barrinhas. O pneumático 1 compreende uma banda de rodagem 2, constituída por uma primeira e por uma segunda fileiras de barrinhas 21 que se estendem radialmente para o exterior a partir de uma superfície de sustentação 22 e que são dispostas em ziguezague em relação ao plano equatorial do pneumático. Como descrito precedentemente, em rodagem, esse tipo de banda de rodagem gera ciclos de compressão/extensão dos reforços metálicos das camadas de topo, aos quais resistem melhor reforços elásticos de acordo com a invenção, com um grande alongamento em extensão de pequeno módulo e uma deformação crítica de flambagem elevada.

[0048] A invenção foi mais especialmente executada para um pneumático agrícola de dimensão 600/70R30 que compreende uma armadura de topo com duas camadas de topo com reforços metálicos elásticos de fórmulas E18.23 ou E24.26,

[0049] As características geométricas e mecânicas dos dois exemplos de reforços metálicos elásticos estudados estão resumidas na tabela 1 abaixo:

Tipo de reforços Cabo multicordões Cabo multicordões metálicos E18.23 E 24.26 Primeiro módulo em 21 GPa 17 GPa extensão MG1 Segundo módulo em 67 GPa 50 GPa extensão MG2 Relação MG2/MG1 3,2 2,9 Deformação crítica 4,5 % 4,4 % de flambagem em compressão E0 (%) Massa linear do 6,4 g/m 10,7 g/m reforço (g/m) Diâmetro do reforço D 1,46 mm 1,92 mm (mm) Diâmetro de cordão DT 0,70 mm 0,80 mm (mm) Ângulo de hélice AT do 24° 25,5° cordão (°) Passo de hélice PT do 8 mm 6 mm cordão (°) Resistência em ruptura 616 N/mm (P = 2,5 mm) 781 N/mm (P = 3 mm) R de camada de topo (N/mm), para um passo de reforços P em mm Tabela 1

[0050] Os inventores testaram a invenção comparando para isso a duração de vida, do ponto de vista da resistência da armadura de topo, de um pneumático de dimensão 600/70R30, que compreende duas camadas de topo com reforços metálicos elásticos de acordo com a invenção, com aquela de um pneumático de referência, que compreende seis camadas de topo com reforços têxteis. Uma rodagem sobre solo asfaltado, sob torque, com um esforço circunferencial FX aplicado igual a 520 daN, e a uma velocidade V igual a 27 km/h foi efetuada para cada pneumático, inflado a uma pressão P igual a 50 kPa e submetido a uma carga Z igual a 2600 daN.

Claims (10)

REIVINDICAÇÕES

1. Pneumático (1) para veículo agrícola, 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 pelo menos duas camadas de topo (31, 32), que compreendem cada uma delas reforços metálicos revestidos com um material elastomérico, paralelos entre si e que formam, com uma direção circunferencial (XX’), um ângulo A pelo menos igual a 10°, caracterizado pelo fato de que todo reforço metálico de camada de topo (31, 32) tem uma lei de comportamento elástico em extensão, dita de módulo duplo, que compreende uma primeira porção que tem um primeiro módulo em extensão MG1 no máximo igual a 30 GPa, e uma segunda porção que tem um segundo módulo em extensão MG2 pelo menos igual a 2 vezes o primeiro módulo em extensão MG1, a dita lei de comportamento em extensão sendo determinada para um reforço metálico revestido com uma mistura elastomérica que tem um módulo de elasticidade em extensão a 10 % de alongamento MA10 pelo menos igual a 5 MPa e no máximo igual a 15 MPa, e em que todo reforço metálico de camada de topo (31, 32) tem uma lei de comportamento em compressão, que se caracteriza por uma deformação crítica de flambagem em compressão E0 pelo menos igual a 3 %, a dita lei de comportamento em compressão sendo determinada em uma peça de teste constituída por um reforço colocado em seu centro e revestido por um volume paralelepipédico de mistura elastomérica que tem um módulo de elasticidade em extensão a 10 % de alongamento MA10 pelo menos igual a 5 MPa e no máximo igual a 15 MPa.

2. Pneumático (1) de acordo com a reivindicação 1, a armadura de topo (3) sendo constituída por duas camadas de topo (31, 32) e todo reforço metálico de camada de topo (31, 32) tendo uma massa linear expressa em g/m, caracterizado pelo fato de que a massa linear de um reforço metálico de camada de topo (31, 32) é pelo menos igual a 6 g/m e no máximo igual a 13 g/m.

3. Pneumático (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que todo reforço metálico de camada de topo (31, 32) é um cabo multicordão de estrutura 1xN que compreende uma única camada de N cordões de diâmetro DT enrolados em hélice que têm um ângulo AT e um raio de curvatura RT, 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.

4. Pneumático (1) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o ângulo de hélice AT de um cordão é pelo menos igual a 20° e no máximo igual a 30°.

5. Pneumático (1) de acordo com a reivindicação 3 ou 4, a armadura de topo (3) sendo constituída por duas camadas de topo (31, 32) e todo reforço metálico de camada de topo (31, 32) tendo um diâmetro D, caracterizado pelo fato de que o diâmetro D de um reforço metálico de camada de topo (31, 32) é pelo menos igual a 1,4 mm e no máximo igual a 3 mm.

6. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, a armadura de topo (3) sendo constituída por duas camadas de topo (31, 32) e uma camada de topo (31, 32) tendo uma resistência a ruptura R, expressa em N/mm, caracterizado pelo fato de que a resistência a ruptura R de uma camada de topo (31, 32) é pelo menos igual a 500 N/mm e no máximo igual a 1500 N/mm.

7. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a armadura de topo (3) compreende pelo menos uma camada de guarnecimento (33) que compreende reforços revestidos com um material elastomérico, paralelos entre si e que formam, com a direção circunferencial (XX’), um ângulo B no máximo igual a 10°.

8. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a armadura de topo (3) compreende pelo menos uma camada de topo adicional que compreende reforços metálicos revestidos com um material elastomérico, paralelos entre si e que formam, com a direção circunferencial (XX’), um ângulo C pelo menos igual a 60° e no máximo igual a 90°.

9. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a armadura de carcaça (4) compreende pelo menos uma camada de carcaça (41) que compreende reforços têxteis revestidos com um material elastomérico, paralelos entre si e que formam, com a direção circunferencial (XX’), um angulo D pelo menos igual a 85° e no máximo igual a 95°.

10. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a banda de rodagem (2) é constituída por uma primeira e por uma segunda fileiras de barrinhas (21), que se estendem radialmente para o exterior a partir de uma superfície de sustentação (22) e que são dispostas em ziguezague em relação ao plano equatorial (XZ) do pneumático.