BRPI1001932A2 - roda de aço sem cámara - Google Patents

Abstract

RODA DE AçO SEM CáMARA. A presente invenção refere-se a uma roda sem câmara para veículos de transporte de carga ou grande número de passageiros, tais como caminhões ou ónibus, dotada de um válvula externa (8), de um aro (1), de um disco (2), onde o disco (2) é montado em um segundo patamar (4) do aro (1). As peças possuem tal geometria que, através de uma combinação de fatores distribuídos entre aro (1), disco (2) e válvula (8), possibilitam a colocação da válvula (8) no lado externo ao disco (2) sendo que a região de assentamento da válvula é definida por dois planos concorrentes isentos de nervuras.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "RODA DE AÇO SEM CÂMARA".

A presente Invenção refere-se a uma roda sem câmara para ve- ículos de transporte de carga ou grande número de passageiros, tais como caminhões ou ônibus.

Descrição do Estado da Técnica

Classificam-se como caminhões e ônibus todos aqueles equi- pamentos, motorizados, destinados a trabalho pesado, transporte de carga ou grande número de passageiros.

Estes veículos utilizam rodas feitas de aço, sem câmara, com- postas de duas peças, aro e disco, sendo soldadas na sua junção.

Existe uma distinção destes modelos de rodas sem câmara quanto ao posicionamento da válvula de enchimento do pneu, doravante denominada apenas válvula. Nesse sentido podem ser aplicadas válvulas internas ou válvulas externas dependendo da forma construtiva dos elemen- tos que compõem a roda e do tipo de freio utilizado pelo veículo, se um freio a tambor ou um freio a disco.

Rodas com Válvula Interna

Nas rodas feitas de aço utilizadas em caminhões e ônibus, de- nominadas como rodas sem câmara de válvula interna, as válvulas são po- sicionadas na parede lateral do drop center do aro, também conhecido como rebaixo do aro, e atingem a região externa da roda através de um dos furos de ventilação do disco. Esta forma construtiva é possível devido à montagem do disco na região do chamado patamar do aro.

Usualmente, estes modelos de rodas são utilizados nos veícu- los pesados com freio a tambor, podendo também ser utilizados em veículos com sistema de freio a disco. Neste último caso, existem inconvenientes que resultam de uma disposição da válvula passando pela parte interna do aro e que favorecem a ocorrência de acidentes, tais como a válvula ser decepada por pedras, pedaços de madeira ou detritos, que acessam o interior da roda através das regiões livres do conjunto do freio a disco ou ainda possível in- terferência com o próprio disco de freio. Rodas Com Válvula Externa

São conhecidos do estado da técnica quatro tipos de modalida- des para válvulas externas aplicadas a rodas de aço utilizadas em cami- nhões e ônibus.

1) Válvula Externa com Assentamento na Parede Lateral do Rebaixo do Aro: Nesta modalidade a válvula é posicionada na parede do rebaixo do aro e encontra a região externa da roda pelo fato do disco ser montado no rebaixo do aro.

Este tipo de construção é utilizado em rodas de menor capaci- dade de carga pelo fato da montagem do disco se dar na região do rebaixo do aro. Esta localização do disco origina duas desvantagens, sendo as mesmas:

i) o diâmetro do rebaixo do aro fica reduzido e, conseqüente- mente, a área disponível para o sistema de freio é também reduzida, Iimitan- do assim o seu tamanho e eficiência.

ii) a solda de junção com o aro gera uma zona termicamente afetada decorrente da elevada temperatura decorrente do processo de sol- da. Esta zona termicamente afetada na região do rebaixo do aro, que por construção já apresenta um elevado nível de tensão, reduz sensivelmente a vida em fadiga da roda.

Preferencialmente estes modelos são encontrados nos veículos leves e médios com freio de tambor, podendo também ser aplicados em veí- culos com sistema de freio a disco.

O Documento de Patente ES 2244471 descreve uma roda de acordo com a modalidade acima referida.

2) Válvula Externa com Assentamento na Parede Lateral do Hump:

Esta forma construtiva foi criada com a finalidade de colocar a válvula do lado externo do disco em rodas sem câmara de elevada capaci- dade de carga e com aro igual ou inferior a nove polegadas de largura.

Devido ao reduzido espaço no patamar do aro que é usado para montagem do disco, a alternativa encontrada foi a criação de um hump, isto é, uma nervura criada no perfil do aro durante o processo de laminação. Esta nervura permite o assentamento da válvula na sua parede lateral, criando um espaço vertical no limitado patamar de um aro sem câma- ra cuja dimensão seja igual ou inferior a nove polegadas ao mesmo tempo em que não afeta a largura final do aro. Esta construção é descrita pelo do- cumento de técnica anterior EP 0 701 911.

No entanto, este tipo de modalidade apresenta uma série de desvantagens, tais como:

i) localização do hump na base do Bead-Seat que é a região de assentamento do pneu, e será doravante denominada de ombro do aro. Du- rante a colocação do pneu na roda, é obrigatório o uso de equipamentos especiais para a passagem do pneu pelo diâmetro final do hump, caso con- trário o mesmo poderá ser danificado. Este fato penaliza também as opera- ções de troca de pneus que não são feitas em revendas autorizadas ou ofi- cinas muito bem equipadas, uma vez que exige um esforço do operador pa- ra passar o pneu pelo hump do aro durante montagem.

ii) dificuldade de pressurização do pneu pelo fato de o diâmetro do patamar do aro ser menor para contribuir com mais espaço para o hump. Tal situação impede a vedação inicial para enchimento do pneu, sendo ne- cessário recorrer ao uso de artifícios especiais, tais como uma borracha ex- tra de vedação que é expulsa do aro logo após início do enchimento.

3) Válvula Externa com Assentamento no Patamar ou no Ombro de Aro:

Esta forma construtiva também foi criada com a finalidade de colocar a válvula do lado externo do disco em rodas sem câmara de elevada capacidade de carga e com aro igual ou superior a 133,35 mm (5 1A polega- das) de largura.

Na construção com o assentamento da válvula no patamar do aro, o espaço no patamar que é usado para montagem do disco, foi dividido para permitir a colocação da válvula. O disco por sua vez, teve o seu perfil alterado para alcançar o seu assentamento no mesmo patamar, após o furo de válvula. Este recurso permitiu o assentamento da válvula externa ao dis- co ao mesmo tempo em que também não afeta a largura final do aro.

Na construção com o assentamento da válvula no ombro do aro, o furo de válvula foi feito no ombro do aro (bead seaf) para permitir a instala- ção da válvula. O disco por sua vez, manteve o seu assentamento no pata- mar do aro. Este recurso também permitiu o assentamento da válvula exter- na ao disco ao mesmo tempo em que também não afeta a largura final do aro.

Em uma última construção o autor ainda define um assentamen- to da válvula que é feito em uma zona unida ao ombro do aro, do lado do disco por um dispositivo antidestacamento, semelhante a uma protuberân- cia. Novamente, este recurso também permitiu o assentamento da válvula externa ao disco ao mesmo tempo em que também não afeta a largura final do aro.

Estas construções são descritas pelo documento de técnica an- terior EP 0 755 807.

No entanto, este tipo de modalidade também apresenta uma série de desvantagens, tais como:

i) i)a localização do furo de válvula no patamar ou no ombro do aro, com a sua porca parcialmente embutida conforme mostrado nas figura s da técnica:

a) a) exige uma porca com sistema de vedação e tolerâncias reduzidas para evitar o escape do ar.

b) b) As tolerâncias reduzidas somente seriam asseguradas por usinagem deste furo, prolongando e encarecendo o processo de fabricação.

c) c) A remoção do material do furo através da usinagem, sem o embutimento do processo de furo e rebaixo do assentamento, obtidos pela estampagem, pode funcionar como um concentrador de tensão.

d) d) A opção onde a válvula é assentada no ombro do aro, após o ponto de junção do patamar é ainda mais preocupante, uma vez que o talão do pneu pode parar sobre a porca da válvula, obstruindo o seu furo e impedindo o enchimento do pneu.

e) e) Por último, o assentamento da válvula na zona unida ao ombro do aro, do lado do disco por um dispositivo antidestacamento do pneu, demonstra que, apesar da preocupação do autor com este importante teste de segurança, criou-se um minipatamar, intermediário, ineficaz contra a movimentação do talão do pneu, quando em baixa pressão decorrente de perda de ar.

ii) A introdução do degrau no aro, com razão R definida pelo autor, como sendo R ≥ 0,65 e idealmente R ≥ 0,75 para se assegurar uma melhor vida em fadiga do conjunto, mostrou-se insuficiente, uma vez que razões inferiores a R ≤ 0,60 e conseqüente degraus mais acentuados, mostraram desempenho superior e em testes muito mais exigentes como o BiAxiaI (ZWARP Test - Fraunhofer Institute / Germany).

iii) A introdução do degrau no patamar do aro, ao contrário de pa- tamar plano, mostrou ser um excelente reforço para o aro, na região em ba- lanço após o assentamento do disco.

4) Válvula externa com assentamento na parede de um degrau do aro:

Esta forma construtiva também foi criada com a finalidade de colocar a válvula do lado externo do disco em rodas sem câmara de elevada capacidade de carga e com aro de largura igual ou superior a 133,35 mm (5 1/4 polegadas).

Na construção com o assentamento da válvula na parede de um degrau do aro ou primeira área de conexão do aro, o espaço no patamar do aro que é usado para montagem do disco, foi dividido e defasado para per- mitir a colocação da válvula na parede desta defasagem (ou degrau). Assim o perfil do aro, no lado do disco, ficou composto de, um flange, conectado ao ombro do aro, conectado a uma parede cilíndrica (ou primeiro patamar) de comprimento "P", ligado à primeira área de conexão (ou parede do degrau), que por sua vez, está ligada à segunda área de conexão (ou segundo pata- mar). O disco por sua vez, teve o seu perfil alterado para alcançar o seu as- sentamento no segundo patamar (ou segunda área de conexão), após o furo de válvula. Este recurso permitiu o assentamento da válvula externa ao dis- co ao mesmo tempo em que também não afeta a largura final do aro.

Esta construção é revelada pelo documento de técnica anterior EP 1 106 388. No entanto, este tipo de modalidade também apresenta uma série de desvantagens, tais como:

i) Apesar da introdução do degrau no aro, ser um excelente refor- ço para o aro, na região em balanço após o assentamento do disco, a colo- cação do furo de válvula na primeira área de conexão (ou parede do de- grau), cria um perigoso concentrador de tensão na base deste degrau. Este fato foi identificado quando na análise do modelo sugerido pelo autor, atra- vés do método dos elementos finitos.

ii) A definição da largura "P" para a parede cilíndrica (ou primeiro patamar), pertencente a razão [ρ/Φχ1000] ^35, como sendo ideal para o tes- te de destacamento do pneu, mostra-se inferior a valores [ρ/Φχ1000] >37, uma vez que o comprimento deste primeiro patamar "P" é diretamente pro- porcional a esta razão e também é sabido que quanto maior P, melhor é a capacidade de retenção contra a movimentação do talão do pneu, quando em baixa pressão decorrente de perda de ar.

iii) O autor ainda cita a existência de uma conicidade "marcada", que pode chegar a 10° em relação ao eixo axial, na região interna da 2- área de conexão (ou segundo patamar). Esta conicidade marcada, exatamente na região de assentamento do disco, pode provocar um concentrador de tensão devido a montagem e assentamento do disco em uma região cônica ou de- vido ao friso criado pela marca. Este recurso é comumente usado em rodas de patamar plano para se evitar o arrancamento do material, quando o disco é montado no aro com interferência. Em rodas com patamar defasado (de- grau), a criação de uma região cônica definida por uma marca ou friso pode gerar tensões elevadas prejudicando a vida em fadiga da roda.

Salienta-se, por isso, a necessidade de satisfazer o mercado com rodas sem câmara para caminhões e ônibus, de largura igual ou supe- rior a 133,35 mm (5 ou 5,25 polegadas) e com válvula externa capazes de superar as desvantagens do estado da técnica.

Objetivos da Invenção

É, portanto, um primeiro objetivo desta invenção prover uma ro- da de aço sem câmara para veículos de transporte de carga ou grande nú- mero de passageiros, tais como caminhões ou ônibus compreendida por um aro, um disco e uma válvula sendo o aro de dimensão igual ou superior a cerca de 133,35 mm (5 υλ ou 5,25 polegadas) de largura, o aro compreen- dendo, a partir do lado onde é montado o disco, um flange de aro adjacente a um ombro de aro, o ombro de aro adjacente a um primeiro patamar de aro que se une a uma área de defasagem (ou degrau), degrau adjacente a um segundo patamar, que se une ao rebaixo do aro por meio de uma parede lateral, o aro compreende ainda uma região de assentamento da válvula que está disposta exatamente no ponto de junção do ombro de aro e o início do primeiro patamar, o disco contendo uma porção extrema associada ao se- gundo patamar do aro, sendo que a região de assentamento da válvula é definida por dois planos concorrentes isentos de nervuras e a válvula, após assentamento, é posicionada do lado externo da roda de tal modo que não toca a face externa do disco ou invada a parte interna da roda através do furo de ventilação.

Um segundo objetivo desta invenção é prover uma roda sem câmara, de válvula externa, com largura igual ou maior a cerca de 133,35mm (5,25 polegadas) para utilização em caminhões e ônibus equipa- dos com freio a disco, onde o aro em combinação ao disco e o ângulo de válvula, permite a colocação de uma válvula externa ao disco sem a neces- sidade de criação de um hump no aro.

Um outro objetivo da presente invenção é prover uma roda sem câmara, de válvula externa, largura igual ou maior a cerca de 5,25 polega- das, a relação

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devendo ser igual ou inferior a 0,60.

Ainda um outro objetivo da presente invenção é prover uma roda onde o primeiro patamar adjacente ao ombro do aro do lado do disco possui um comprimento "L", de diâmetro igual ao do início do ombro do aro e ainda, o diâmetro da roda ser <pn, onde a relação

<formula>formula see original document page 8</formula> é igual ou superior a 37.

Breve Descrição da Invenção

A presente invenção tem por objetivo prover uma roda de aço sem câmara para veículos de transporte de carga ou grande número de passageiros, tais como caminhões ou ônibus, a roda compreendendo um aro, um disco e uma válvula sendo o aro de dimensão igual ou superior a cerca de 5,25 polegadas de largura, o aro compreendendo, a partir do lado onde é montado o disco, um flange de aro, adjacente a um ombro de aro, o ombro de aro sendo adjacente a um primeiro patamar de aro, o primeiro pa- tamar se unindo a uma rampa, a rampa sendo adjacente a um segundo pa- tamar, que se une a um rebaixo do aro por meio de uma parede lateral, o disco contendo uma porção extrema associada ao segundo patamar do aro, o furo de válvula sendo disposto em um ponto de junção formado na inter- secção entre o ombro de aro e o primeiro patamar.

A presente invenção tem por objetivo também prover uma roda onde o primeiro patamar adjacente ao ombro do aro do lado do disco possui um comprimento "L", de diâmetro igual ao do início do ombro do aro e ainda, o diâmetro da roda ser ΦΝ, onde a relação

<formula>formula see original document page 9</formula>

é igual ou superior a 37.

A presente invenção tem por objetivo ainda prover uma roda de aço sem câmara para veículos de transporte de carga ou grande número de passageiros, tais como caminhões ou ônibus, a roda compreendendo um aro, um disco e uma válvula sendo o aro de dimensão igual ou superior a cerca de 133,35 mm (5,25 polegadas) de largura, o aro compreendendo, a partir do lado onde é montado o disco, um flange de aro, adjacente a um ombro de aro, o ombro de aro sendo adjacente a um primeiro patamar de aro, o primeiro patamar se unindo a uma rampa, a rampa sendo adjacente a um segundo patamar, que se une a um rebaixo do aro por meio de uma pa- rede lateral o disco contendo uma porção extrema associada ao segundo patamar do aro, fo sendo o diâmetro da superfície radialmente interna do rebaixo do aro do aro, sendo o diâmetro da superfície radialmente interior do segundo patamar, diâmetro tomado axialmente à extremidade do disco de roda, e φβ sendo o diâmetro da superfície radialmente inferior do início dos ombros dos aros, diâmetros tomados axialmente no ponto de junção dos planos de referência do ombro do aro, adjacente ao primeiro patamar do aro, a relação

<formula>formula see original document page 10</formula>

da roda devendo ser igual ou inferior a 0,60.

Tal inovadora forma construtiva visa superar os defeitos do es- tado da técnica de tal modo que a nova modalidade de roda apresenta ca- racterísticas que resultam em inumeráveis vantagens, tais como:

Eliminação da necessidade de criação de um hump no aro para aros de largura igual ou superior a 133,35 mm (5,25 polegadas);

Eliminação da necessidade do disco ser montado no rebaixo do aro;

Diminuição da concentração de tensões devido a uma distribui- ção mais homogênea de carga no aro, disco e solda de junção;

Aumento da vida em fadiga da roda;

Montagem do pneu sem a necessidade de ferramenta específica ou oficinas especializadas;

Montagem sem danos ao pneu;

Eliminação da possibilidade de acidentes com a válvula devido à mesma ser montada externamente à roda;

Melhor desempenho no teste de destacamento do pneu devido ao maior comprimento do primeiro patamar;

Eliminação da necessidade de assentamento cônico no segundo patamar assegurando perfeito encaixe do disco sem as marcas;

Furo de válvula na região de junção entre o ombro do aro e pri- meiro patamar, eliminando a possibilidade de cobertura do furo pelo talão do pneu;

Uso de válvula do tipo padrão de mercado;

Assentamento da válvula feito através de processo padrão es- tampagem e cunhagem, eliminando concentradores de tensão; e

Eliminação do concentrador de tensão na base do degrau, com a localização da válvula na junção do ombro do aro.

Tais vantagens ficarão evidentes e serão detalhadamente des- critas no decorrer deste relatório.

Descrição Resumida dos Desenhos

A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descri- ta com base em um exemplo de execução representado nos desenhos, as- sim como em desenhos que representam as técnicas anteriores que visam facilitar a compreensão da presente invenção e das suas respectivas melho- rias e vantagens. As figura s mostram:

figura 1 - uma seção transversal parcial de uma roda sem câma- ra do estado da técnica e com válvula interna;

figura 2 - uma seção transversal parcial de uma roda sem câma- ra do estado da técnica, com válvula externa e disco montado no rebaixo do aro;

figura 3 - uma seção transversal parcial de uma roda sem câma- ra do estado da técnica com válvula externa e aro com hump,

figura 4 - uma seção transversal parcial de um aro de roda sem câmara do estado da técnica com válvula externa assentada no patamar do aro;

figura 5 - uma seção transversal parcial de um aro de roda sem câmara do estado da técnica com válvula externa assentada no ombro do aro (bead seaty,

figura 6 - uma seção transversal parcial de um aro de roda sem câmara do estado da técnica com válvula externa assentada no dispositivo de segurança;

figura 7 - uma seção transversal parcial de um aro de roda sem câmara do estado da técnica com válvula externa assentada na parede do degrau;

figura 8 - uma seção transversal parcial de uma roda sem câma- ra com válvula externa objeto da presente invenção; figura 9 - uma vista em perfil da nova válvula utilizada na monta- gem de uma roda objeto da presente invenção;

figura 10a - uma seção transversal de uma roda sem câmara do estado da técnica dotada de hump;

figura 10b - uma seção transversal de uma roda sem câmara do estado da técnica com o assentamento de válvula no patamar;

figura 10c - uma seção transversal de uma roda sem câmara do estado da técnica com o assentamento de válvula no ombro do aro;

figura 10d - uma seção transversal de uma roda sem câmara do estado da técnica com o assentamento de válvula no dito dispositivo de se- gurança;

figura 10e - uma seção transversal de uma roda sem câmara do estado da técnica com o assentamento de válvula na parede do degrau;

figura 11 - uma seção transversal parcial de uma roda sem câ- mara com válvula externa objeto da presente invenção com as dimensões que definem a razão "R";

figura 12 - uma seção transversal parcial de uma roda sem câ- mara com válvula externa objeto da presente invenção com as dimensões que definem a razão "L/Φ";

figura 13 - uma seção transversal parcial de uma roda sem câ- mara com válvula externa objeto da presente invenção com o perfil do pneu montado na roda, bem como braços de momento; e

figura 14 - uma seção transversal parcial de uma outra roda sem câmara com válvula externa do estado da técnica com o perfil do pneu mon- tado na roda, bem como braços de momento.

Descrição Detalhada das Figuras

Em uma modalidade preferencial, mas não obrigatória, a roda desenvolvida e agora explanada refere-se ao conjunto que compõe a roda formada pelo aro, disco e válvula.

No sentido de melhor definir a posição das partes que compõe a roda, é definido como "externo" ou "de disco" todas as porções voltadas para o lado da superfície principal do disco. A figura 1 ilustra uma seção transversal parcial de uma roda sem câmara do estado da técnica. Esta roda é composta por um disco 30 e um aro 31 que compreende uma válvula interna 32 que está localizada num ori- fício de válvula 33 presente na parede externa do rebaixo do aro 34. Este tipo de construção é utilizado para todas as dimensões de rodas sem câma- ra, para caminhões e ônibus, preferencialmente para uso em veículos equi- pados com freio a tambor.

A figura 2 mostra uma seção transversal parcial de uma roda sem câmara do estado da técnica. A roda, compreendida por aro 35 e disco 36 apresenta válvula externa 37 localizada num orifício de válvula 38 presen- te na parede externa do rebaixo do aro 39. O disco 36 por sua vez é monta- do no rebaixo do aro 39, sendo possível observar uma redução no diâmetro disponível para o conjunto de freio. Este tipo de construção é utilizado para dimensões pequenas e médias de rodas sem câmara, capazes de suportar cargas pequenas e médias em caminhões e ônibus e preferencialmente a- plicada em veículos equipados com freio a disco.

A figura 3 ilustra uma seção transversal parcial de uma roda sem câmara do estado da técnica que compreende um aro 40 e um disco 41 montado no patamar do aro 42. O espaço necessário para a colocação da válvula 43 no lado externo ao disco 41 é proporcionado pelo hump 44 exis- tente no aro 40 estando a válvula 43 localizada na parede do hump 44 do aro 40. Na construção da roda, a união entre o aro 40 e o disco 41 é realiza- da com o disco 41 montado no patamar do aro 42.

Este tipo de construção tem aplicação preferencial em veículos equipados com freio a disco e foi inicialmente utilizado em dimensões de rodas de largura igual ou inferior a nove polegadas devido ao reduzido pa- tamar do aro 42 do aro 40 e, conseqüente, da dificuldade de colocação da válvula 43. A solução encontrada foi a instalação da válvula 43 no espaço vertical criado pelo hump 44.

É importante observar que o diâmetro externo do hump 44 exce- de o início do ombro do aro 45. Esta característica, existência da nervura criada pelo hump 44, está presente ao longo de todo aro 40 e apresenta di- versos inconvenientes.

É possível a ocorrência de dano na montagem do pneu caso não sejam utilizadas ferramentas específicas para esta operação uma vez que o pneu terá que vencer a barreira criada pelo hump 44 em todo o perímetro do aro 40.

A figura 4 ilustra um perfil típico de um aro 50 de roda sem câ- mara do estado da técnica, com válvula externa ao disco, assentada no pa- tamar do aro. O espaço necessário para a colocação da válvula 48 no lado externo ao disco 46 é proporcionado pelo furo de alojamento da válvula 49 existente no aro 50 estando a válvula 48 localizada no patamar 47 do aro 50. Na construção da roda, a união entre o aro 50 e o disco 46 é realizada com o disco 46 montado no patamar do aro 47.

A figura 5 ilustra um perfil típico de um aro 56 de roda sem câ- mara do estado da técnica, com válvula externa ao disco, assentada no om- bro do aro. O espaço necessário para a colocação da válvula 53 no lado ex- terno ao disco 51 é proporcionado pelo furo de alojamento da válvula 54 e- xistente no ombro 55 do aro 56, estando a válvula 53 localizada no ombro 55 do aro 56. Na construção da roda, a união entre o aro 56 e o disco 51 é rea- lizada com o disco 51 montado no patamar do aro 52.

A figura 6 ilustra um perfil típico de um aro 59 de roda sem câ- mara do estado da técnica, com válvula externa ao disco, assentada no dis- positivo de segurança. O espaço necessário para a colocação da válvula 60 no lado externo ao disco 57 é proporcionado pelo furo de alojamento da vál- vula 61 existente no dispositivo de segurança 63 do aro 59 estando a válvula 60 localizada no patamar 62 do dispositivo de segurança 63. Na construção da roda, a união entre o aro 59 e o disco 57 é realizada com o disco 57 mon- tado no patamar do aro 58.

A figura 7 ilustra um perfil típico de um aro 68 de roda sem câ- mara do estado da técnica, com válvula externa ao disco, assentada na pa- rede do degrau no segundo patamar do aro. O espaço necessário para a colocação da válvula 64 no lado externo ao disco 65 é proporcionado pelo furo de alojamento da válvula 66 existente no degrau 67 do aro 68 estando a válvula 64 localizada na parede do degrau 67. Na construção da roda, a uni- ão entre o aro 68 e o disco 65 é realizada com o disco 65 montado no se- gundo patamar do aro 69.

A figura 8 ilustra um perfil de roda sem câmara com válvula ex- tema 8, objeto da presente invenção. Uma vez desenvolvido o aro 1 e a vál- vula 8 resta o espaço do lado externo livre para a passagem do disco-2. Le- vando em consideração tais circunstâncias o desenvolvimento do perfil do disco 2 prevê as seguintes características:

Em sua porção interna, o espaço do disco é limitado pelo con- torno do sistema de freio 23 e pela respectiva distância que deve ser manti- da do mesmo.

O perfil do disco 2 deverá passar por estes contornos Iimitantes e alcançar o perfeito assentamento no segundo patamar do aro 4.

O perfil do disco 2 deverá ter altura suficiente para que seja pos- sível o acesso do bico da tocha de soldagem, pelo lado interno, sem que a tocha esbarre no rebaixo do aro 3. Deve-se evitar também que a solda fique muito próxima do raio de início do rebaixo do aro 3 uma vez que a zona ter- micamente afetada, devido à elevada temperatura da solda, pode afetar a vida em fadiga da roda.

O perfil do disco 2 deverá vencer todas estas limitações e ainda apresentar rigidez suficiente para suportar a carga especificada e assegurar a vida em fadiga necessária.

Este perfil foi definido através de tecnologia de última geração que faz uso de processos matemáticos antes da validação por elementos finitos. Desse modo, foi possível viabilizar o aumento do espaço disponível para colocação da válvula 8 do lado externo da roda. Cumpre notar que os documentos do estado da técnica mais representativos EP 0 701 911, EP 0 755 807 e EP 1 106 388, datam de 1995, 1996 e 2000 respectivamente, fato que evidencia a dificuldade em se encontrar soluções que sejam efetivamen- te mais vantajosas.

A figura 8 mostra uma seção transversal parcial do novo aro 1 de roda para colocação da válvula 8 do lado externo da roda. O aro 1 será mais detalhadamente descrito no decorrer deste relatório descritivo, desta- cando-se que o perfil deste novo aro 1, tem suas dimensões principais rigo- rosamente dentro das normas internacionais, entre as mesmas, a ETRTO (European Tire and RIM Technical Organisation), a TRA (Tire and Rim As- sociation - USA) e a ALAPA (Associação Latino Americana de Pneus e Aros).

Através da figura 8 é possível visualizar uma seção transversal parcial de uma roda sem câmara objeto da presente invenção, com válvula externa 8 e composta de aro 1 e disco 2.

Conforme será descrito, o espaço necessário para a colocação da válvula 8 no lado externo ao disco 2 é proporcionado por uma combina- ção de fatores distribuídos entre aro 1, disco 2 e válvula 8.

O aro 1 apresentado na figura 8 compreende um flange de aro 6 do lado do disco e um flange oposto 12, o flange de aro 6 sendo adjacente a um ombro do aro 5 e o flange oposto 12 sendo adjacente a um ombro opos- to 15, sendo ambos os ombros 5 e 15 inclinados, o ombro de aro 5 é adja- cente a um primeiro patamar 7 do aro 1 que se une a um degrau do aro 9, adjacente ao segundo patamar 4, que se une ao ombro oposto 15 por meio do rebaixo do aro 3 através de sua parede lateral 13, do lado do disco 2 e parede interna 14 do lado oposto ao do disco 2. O aro 1 compreende ainda uma região de assentamento de válvula definida por dois planos concorren- tes e isentos de nervuras, que estão dispostos na junção 10 do início do om- bro do aro 5 e o início do primeiro patamar do aro 7.

O novo desenho do aro 1 permite a colocação da válvula 8 no orifício de válvula 11 no primeiro patamar do aro 7 devido a um novo ângulo de assentamento de 25° contra o ângulo de 45° para os casos de técnica anterior em que a válvula é assentada na parede do hump 44 (vide figura 3). Ao mesmo tempo, a estampagem deste novo assentamento considera a menor movimentação de material possível, atribuindo ao aro 1 uma homo- geneidade estrutural que garante um aumento da vida em fadiga da roda. Além disso, o diâmetro de montagem do pneu é o do próprio primeiro pata- mar do aro 7 que também é igual ao diâmetro do início do ombro do aro 5, evitando-se assim prováveis danos durante a montagem do pneu, bem como a eliminação da necessidade de ferramentas especiais para esta operação.

O novo ângulo de assentamento de válvula no aro 1 foi levado ao máximo permitido de modo a que não ocorra um rompimento de material durante a operação de rebaixo e furo da válvula 11.

Com a eliminação do hump 44, aumento do degrau do aro e conseqüente diminuição da razão R ^ 0,60 e ainda o aumento do primeiro patamar 7 e conseqüente aumento da razão [UOxIOOO] £ 37, diferentes dos utilizados pelo estado da técnica (R > 0,65 e [ρ/Φχ1000] < 35) e descritos pelos documentos EP 0 701 911, EP 0 755 807 e EP 1 106 388 respectiva- mente, atingem-se diretamente uma série de benefícios, tais como:

O degrau 9 funciona como um reforço estrutural numa região onde o aro 1 está livre. Com a montagem do disco 2 no segundo patamar 4 do aro, fato que contribui para a redução da vida em fadiga da roda.

No aro com hump, o diâmetro do patamar do aro é rebaixado de forma a se criar espaço para a formação da parede "vertical". Com a ausên- cia desta nervura, o diâmetro do primeiro patamar do aro 7 do novo aro 1 é maior, resultando numa vedação mais perfeita logo no início da pressuriza- ção, evitando a necessidade de ferramentas especiais ou borracha extra para cumprir a etapa de enchimento do pneu. Testes efetuados mostram que com o novo patamar do aro 7 de comprimento maiores, a retenção do pneu no caso de esvaziamento em uso é totalmente eficaz.

Ainda com referência à figura 8, o disco 2 compreende uma por- ção extrema 21 associada ao patamar do aro 4 do aro 1, sendo a fixação efetuada, numa modalidade preferencial mas não obrigatória, por meio de solda. O disco 2 apresenta ainda uma seção de transição 24 retilínea entre a porção extrema 21 e a seção central do disco 25 da roda. Adicionalmente, o disco 2 compreende uma pluralidade de furos de ventilação 22 do freio de disco.

Deve-se ressaltar mais uma vez que a altura final do disco 2 se apresenta maior quando comparada com os discos do estados da técnica utilizados em rodas da mesma dimensão. Este fato resulta numa homoge- neidade de tensões devido ao disco ser mais flexível, permitindo que todo o conjunto da roda trabalhe quando sob carga, evitando sobrecarga na solda de junção do aro ou mesmo nos componentes, o que prolonga a vida em fadiga da roda, fato este comprovado pelos excelentes resultados de teste resumidos abaixo: <table>table see original document page 19</column></row><table> A válvula 8 apresentada na figura 9 completa o conjunto desta invenção ao apresentar um novo ângulo de saída β de 65° face ao usual ân- gulo α de 45° utilizado pelo estado da técnica.

Este novo ângulo de saída β de 65° da nova válvula 8 é com- plementar ao novo ângulo de assentamento γ de 25° no aro de tal modo que forma um ângulo final de posicionamento de 0° em relação ao eixo da roda. Esta característica é de particular interesse para garantir um posicionamento do bico de válvula que facilite o acesso no caso de uma montagem "simples" da roda no eixo dianteiro do veículo. Este ângulo de posicionamento facilita ainda a montagem "dupla" da roda utilizada no eixo traseiro do veículo quando montado o complemento do bico de enchimento.

Adicionalmente, a porca que fixa a válvula 8 pelo lado externo do aro 1, teve a sua altura "a" reduzida com a finalidade de facilitar a passagem pela curva do corpo da válvula sob este novo ângulo, sem prejudicar a sua capacidade de aperto ou fixação. A altura "a" da porca que fixa a válvula 8 foi reduzida para 10 mm face aos 14 mm presentes na altura deste elemento no estado da técnica.

Para melhor evidenciar as características da válvula 8 mencio- nadas acima, a figura 9 ilustra uma vista em perfil da nova válvula 8 utilizada na montagem da nova roda. A válvula 8 foi projetada para ter um ângulo de assentamento no aro 1 que permita o posicionamento do bico alinhado a 0°. Seus comprimentos e raio de dobra, bem como a altura da porca de fixação, tiveram de ser compensados para permitir a passagem da porca na curva do corpo durante a fixação da válvula 8. A redução da altura da porca de fixa- ção foi efetuada mas sem perder os "fios de rosca" e, conseqüentemente, sem prejuízo da sua capacidade de fixação ou retenção.

As figura s 10a à 10e tem como objetivo evidenciar as notórias diferenças entre as rodas do estado da técnica, tais como: roda com válvula no hump (figura s 10a e 10e), roda com válvula no patamar do aro (figura 10b) roda com válvula no ombro do aro (figura s 10c e 10d). Esta imagem compara os perfis das cinco rodas tornando explícito o que foi aqui exposto anteriormente. Na figura 10a é apresentada uma roda do estado da técnica com hump. Fica também evidente que o esforço necessário para montar o pneu é maior no aro do estado da técnica, devido à presença do hump do que no aro 1 objeto da presente invenção, mostrado na figura 8.

Na figura 10b é apresentada uma roda do estado da técnica com assentamento da válvula no patamar. Fica também evidente que o.patamar plano ou de razão R a partir de 0,65 não oferece um reforço para esta região do aro, diferente do que acontece no aro 1 objeto da presente invenção (fi- gura 8). Além disso, a simples remoção de material para alojamento da vál- vula através de usinagem, pode funcionar como concentrador de tensão.

Na figura 10c é apresentada uma roda do estado da técnica com assentamento da válvula no ombro do aro. Alem das observações feitas pa- ra a figura 10b, fica claro que o posicionam da válvula, diretamente no ombro do aro oferece o risco de o bico de enchimento, ter o seu orifício coberto pe- lo talão do pneu, evitando a entrada de ar no interior do pneu, fato este que não ocorre no aro 1 objeto da presente invenção, mostrado na figura 8.

Na figura 10d é apresentada uma roda do estado da técnica com assentamento da válvula no chamado dispositivo de segurança. Além das observações feitas para a figura 10b, fica claro que o posicionam da válvula e a criação de um mini patamar adjacente ao ombro do aro do lado do disco, é ineficaz para proteger o pneu de um destacamento em caso de rodagem a baixa pressão, decorrente de uma perda de pressão, fato este que não ocor- re no aro 1 objeto da presente invenção, mostrado na figura 8.

Na figura 10e é apresentada uma roda do estado da técnica com assentamento da válvula na parede do degrau ou área de transição. Fica claro que o posicionam da válvula na parede do degrau exige que o rebaixo para o encaixe da válvula, mesmo sendo feito por estampagem e cunhagem, se localize muito próximo ao início do degrau, região adjacente ao segundo patamar. Isto funciona como um grande concentrador de tensão, reduzindo a vida em fadiga da roda.

Alem disso, o patamar de largura "p" restrito a razão {[ρ/Φχ1000] < 35), oferece uma ação inferior contra o destacamento do pneu quando comparada a {[L/Φχ1000] ≥ 37) proposta no aro 1 objeto da presente invenção.

Outra vantagem proposta no aro 1 objeto da presente invenção, é o fato de que o maior "L" no primeiro patamar 7 exige que o segundo pa- tamar 4 tenha a sua dimensão reduzida ao mínimo necessário para garantir a montagem do disco e solda de junção. Este recurso elimina a necessidade de conicidade nesta região garantindo o perfeito assentamento do disco, bem como a eliminação de frisos que também seriam concentradores de tensão.

Citamos ainda como vantagem proposta no aro 1 que a maior profundidade do disco que permite uma maior flexibilidade do componente e conseqüente trabalho homogêneo do aro e solda, evitando o a concentração de tensão na região da solda devido a um disco muito rígido ou deformação muito grande de um aro sem o reforço do degrau.

Como um primeiro exemplo, em uma roda sem câmara com vál- vula externa objeto da presente invenção com as dimensões de 571,5 χ 298.5 mm (22,5 χ 11,75 polegadas) para o disco e aro, a relação R é igual a 0,555 e [L/ ΦΝχ1000] e 37,97.

Como um segundo exemplo, em uma roda sem câmara com válvula externa objeto da presente invenção com as dimensões de 571,5 χ 228.6 mm (22,5 χ 9,00 polegadas) para o disco e aro, a relação R é igual a 0,536 e a relação [L/ ΦΝχ1000} é 37,97.

Como um terceiro exemplo, em uma roda sem câmara com vál- vula externa objeto da presente invenção com as dimensões de 444,5 χ 171,45 mm (17,5 χ 6,75 polegadas) para o disco e aro, a relação R é 0,588 e a relação [L/ ΦΝχ1000] e 37,97.

Adicionalmente, a figura 13 ilustra o contorno de um pneu quan- do montado na aro 1 objeto da presente invenção e a figura 14 ilustra o con- torno de um pneu quando montado em um aro do estado da técnica.

Deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações além da concretização aqui descrita e ilustrada. Assim, a invenção está limitada tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims (7)

1. Roda de aço sem câmara para veículos de transporte de car- ga ou grande número de passageiros, tais como caminhões ou ônibus, a roda compreendendo um aro (1), um disco (2) e uma válvula (8) sendo o aro (1) de dimensão igual ou superior a cerca de 5,25 polegadas de largura, o aro (1) compreendendo, a partir do lado em que é montado o disco (2), um flange de aro (6), adjacente a um ombro de aro (5), o ombro de aro (5) sen- do adjacente a um primeiro patamar (7) de aro, o primeiro patamar (7) se unindo a uma rampa (9), a rampa (9) sendo adjacente a um segundo pata- mar (4), que se une a um rebaixo do aro (3) por meio de uma parede lateral (13), o disco (2) contendo uma porção extrema (21) associada ao segundo patamar do aro (4), a roda sendo caracterizada pelo fato de que compreende um furo de válvula (11) disposto em um ponto de junção (10) formado na intersecção entre o ombro de aro (5) e o primeiro patamar (7).

2. Roda de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o primeiro patamar (7) adjacente ao ombro do aro (5) do lado do dis- co (2) possui um comprimento "L", de diâmetro igual ao do início do ombro do aro (5 ) e ainda, o diâmetro da roda ser ΦΝ, em que a relação [L/0nx1000] é igual ou superior a 37.

3. Roda de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a válvula (8) possui um ângulo de assentamento de 25° em relação ao eixo das abscissas.

4. Roda de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a válvula (8) possui um ângulo de saída (a) de 65°, formando um ângulo final de posicionamento de 0o em relação ao eixo da roda.

5.

Roda de aço sem câmara para veículos de transporte de car- ga ou grande número de passageiros, tais como caminhões ou ônibus, a roda compreendendo um aro (1), um disco (2) e uma válvula (8) sendo o aro (1) de dimensão igual ou superior a cerca de 133,35 mm (5,25 polegadas) de largura, o aro (1) compreendendo, a partir do lado em que é montado o disco (2), um flange de aro (6), adjacente a um ombro de aro (5), o ombro de

aro (5) sendo adjacente a um primeiro patamar (7) de aro, o primeiro pata- mar (7) se unindo a uma rampa (9), a rampa (9) sendo adjacente a um se- gundo patamar (4), que se une a um rebaixo do aro (3) por meio de uma pa- rede lateral (13), o disco (2) contendo uma porção extrema (21) associada ao segundo patamar do aro (4), Φo sendo o diâmetro da superfície radial- mente interna do rebaixo do aro (3) do aro (1), Φμ sendo o diâmetro da su- perfície radialmente interior do segundo patamar (4), diâmetro tomado axi- almente à extremidade do disco (2) de roda (1), e sendo o diâmetro da superfície radialmente inferior do início dos ombros dos aros (5,15), diâme- tros tomados axialmente no ponto de junção (10) dos planos de referência do ombro do aro (5), adjacente ao primeiro patamar (7) do aro, a roda (1) sendo caracterizada pelo fato da relação <formula>formula see original document page 25</formula> ser igual ou inferior a 0,60.