BRPI1015174B1

BRPI1015174B1 - pneumático com armadura de carcaça radial

Info

Publication number: BRPI1015174B1
Application number: BRPI1015174-5A
Authority: BR
Inventors: Joël Delebecq; Gilles Godeau
Original assignee: Compagnie Generale Des Etablissements Michelin
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2010-04-06
Publication date: 2020-10-20
Also published as: EP2416972A1; BRPI1015174A2; RU2011144821A; FR2943951B1; EP2416972B1; FR2943951A1; RU2507081C2; US20120097307A1; BRPI1015174A8; CN102365180B; WO2010115891A1; CN102365180A; JP5635588B2; JP2012522686A

Abstract

PNEUMÁTICO COM ARMADURA DE CARCAÇA RADIAL. A invenção se refere a um pneumático com armadura de carcaça radial que compreende uma armadura de topo formada por pelo menos duas camadas de topo de trabalho (41, 43), ela própria coberta radialmente por uma banda de rodagem (5), a dita banda de rodagem sendo reunida a dois talões por intermédio de dois costados e a armadura de topo compreendendo pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais (42). De acordo com a invenção, a relação da espessura (12) do bloco de topo em uma extremidade de apoio sobre a espessura (15) do bloco de topo no plano mediano circunferencial é superior a 1,20 e a relação da distância (16) entre a superfície de desgaste limite e os elementos de reforço da camada de elementos de reforço circunferências no plano mediano circunferencial sobre a distância (17) entre a superfície de desgaste limite e os elementos de reforço da camada de elementos de reforço circunferenciais é compreendida entre 0.95 e 1,05.

Description

[0001] A presente invenção se refere a um pneumático com armadura de carcaça radial e mais especialmente a um pneumático destinado a equipar veículos que levam cargas pesadas e que rodam em velocidade constante, tais como, por exemplo os caminhões, tratores, reboques, ônibus rodoviários.

[0002] A armadura de reforço ou reforço dos pneumáticos e notadamente dos pneumáticos de veículos de tipo veículos pesados é atualmente e na maior parte das vezes constituída por um empilhamento de uma ou várias lonas designadas classicamente "lonas de carcaça", "lonas de topo", etc. Esse modo de designar as armaduras de reforço provém do processo de fabricação, que consiste em realizar uma série de produtos semiacabados em forma de lonas, providas de reforços filares com frequência longitudinais, que são depois unidas ou empilhadas a fim de confeccionar um esboço de pneumático. As lonas são realizadas no plano, com grandes dimensões, e são em seguida cortadas em função das dimensões de um produto dado. A união das lonas é também realizada, em um primeiro tempo, substancialmente no plano. O esboço assim realizado é em seguida conformado para adotar o perfil toroidal típico dos pneumáticos. Os produtos semi-acabados ditos "de acabamento' são em seguida aplicados sobre o esboço, para obter um produto pronto para a vulcanização.

[0003] Um tal tipo de processo "clássico" implica, em especial para a fase de fabricação do esboço do pneumático, a utilização de um elemento de ancoragem (geralmente um cordonel), utilizado para realizar a ancoragem ou a retenção da armadura de carcaça na zona dos frisos do pneumático. Assim, para esse tipo de processo, é efetuado um reviramento de uma porção de todas as lonas que compõem a armadura de carcaça (ou de uma parte somente) em tomo de um cordonel disposto no friso do pneumático. Cria-se desse modo uma ancoragem da armadura de carcaça no friso.

[0004] A generalização na indústria desse tipo de processo clássico, apesar de numerosas variantes no modo de realizaras lonas e as uniões, levou o profissional a utilizar um vocabulário calcado no processo; daí a terminologia geralmente admitida, que compreende notadamente os termos "lonas”, "carcaça", "cordonel", "conformação" para designar a passagem de um perfil plano para um perfil toroidal, etc.

[0005] Existem hoje em dia pneumáticos que não compreendem propriamente falando "lonas" ou "cordonéis" de acordo com as definições precedentes. Por exemplo, o documento EP O 582 196 descreve pneumáticos fabricados sem o auxílio de produtos semi-acabados sob a forma de lonas. Por exemplo, os elementos de reforço das diferentes estruturas de reforço são aplicados diretamente sobre as camadas adjacentes de misturas borrachosas, tudo sendo aplicado por camadas sucessivas sobre um núcleo toroidal do qual a forma permite obter diretamente um perfil que se aparente ao perfil final do pneumático em decorrer de fabricação. Assim, nesse caso, não são mais encontrados semi-acabados, nem "lonas" nem "cordonel”. Os produtos de base tais como as misturas borrachosas e os elementos de reforço sob a forma de fios ou filamentos, são diretamente aplicados sobre o núcleo. Esse núcleo sendo de forma toroidal, não é preciso mais formar o esboço para passar de um perfil plano para um perfil sob a forma de toro.

[0006] Por outro lado, os pneumáticos descritos nesse documento não dispõem do "tradicional"reviramento de lona de carcaça em tomo de um cordonel. Esse tipo de ancoragem é substituído por uma disposição na qual se dispõe de modo adjacente à dita estrutura de reforço de flanco fios circunferenciais, tudo sendo embutido em uma mistura borrachosa de ancoragem ou de ligação.

[0007] Existem também processo de união sobre núcleo toroidal que utilizam produtos semi-acabados especialmente adaptados para uma colocação rápida, eficaz e simples em um núcleo central. Finalmente, é também possível utilizar um misto que compreende ao mesmo tempo certos produtos semi-acabados para realizar certos aspectos arquiteturais (tais como lonas, cordonéis, etc.), enquanto que outros são realizados a partir da aplicação direta de misturas e/ou de elemento de reforço.

[0008] No presente documento, a fim de levar em consideração as evoluções tecnológicas recentes tanto no domínio da fabricação quanto para a concepção de produtos, os termos clássicos tais como "lonas", "cordonéis", etc., são vantajosamente substituídos por termos neutros ou independentes do tipo de processo utilizado. Assim, o termo "reforço de tipo carcaça" ou "reforço de flanco" é válido para designar os elementos de reforço de uma lona de carcaça no processo clássico, e os elementos de reforço correspondentes, em geral aplicados ao nível dos flancos, de um pneumático produzido de acordo com um processo sem semi-acabados. O termo "zona de ancoragem"por sua parte, pode designar tanto o "tradicional" reviramento de lona de carcaça em torno de um cordonel de um processo clássico, quando o conjunto formado pelos elementos de reforço circunferenciais, a mistura borrachosa e as porções adjacentes de reforço de flanco de uma zona baixa realizada com um processo com aplicação sobre um núcleo toroidal.

[0009] De uma maneira geral nos pneumáticos de tipo veículos pesados, a armadura de carcaça é ancorada de um lado e de outro na zona do friso e é encimada radialmente por uma armadura de topo constituída por pelo menos duas camadas, superpostas e formadas por fios ou cabos paralelos em cada camada e cruzados de uma camada para a seguinte formando assim com a direção circunferencial ângulos compreendidos entre 10° e 45°. As ditas camadas de trabalho, que formam a armadura de trabalho, podem ainda ser recobertas por pelo menos uma camada dita de proteção e formada por elementos de reforço vantajosamente metálicos e extensíveis, ditos elásticos. Ela pode também compreender uma camada de fios ou cabos metálicos de pouca extensibilidade que formam com a direção circunferencial um ângulo compreendido entre 45° e 90°, essa lona, dita de triangulação, sendo radialmente situada entre a armadura de carcaça e a primeira lona de topo dita de trabalho, formadas por fios ou cabos paralelos que apresentam ângulos no máximo iguais a 45° em valor absoluto. A lona de triangulação forma com pelo menos a dita lona de trabalho uma armadura triangulada, que apresenta, sob as diferentes tensões que ela sofre, poucas deformações, a lona de triangulação tendo como papel essencial compensar os esforços de compressão transversal dos quais é o objeto o conjunto dos elementos de reforço na zona do topo do pneumático.

[0010] No caso dos pneumáticos para veículos "Pesados", uma só camada de proteção é habitualmente presente e seus elementos de proteção são, na maior parte dos casos, orientados na mesma direção e com o mesmo ângulo em valor absoluto que aqueles dos elementos de reforço da camada de trabalho que está radialmente mais no exterior e, portanto, radialmente adjacente. No caso de pneumáticos de Engenharia Civil destinados às rodagens sobre solos mais ou menos acidentados, a presença de duas camadas de proteção é vantajosa, os elementos de reforço sendo cruzados de uma camada para a seguinte e os elementos de reforço da camada de proteção radialmente interior sendo cruzados com os elementos de reforço inextensíveis da camada de trabalho radialmente exterior e adjacente à dita camada de proteção radialmente interior.

[0011] Cabos são ditos inextensíveis quando os ditos cabos apresentam sob uma força de tração igual a 10 % da força de ruptura um alongamento relativo no máximo igual a 0,2 %.

[0012] Cabos são ditos elásticos quando os ditos cabos apresentam sob uma força de tração igual à carga de ruptura um alongamento relativo pelo menos igual a 3 % com um módulo tangente máximo inferior a 150 GPa. Elementos de reforço circunferenciais são elementos de reforço que formam com a direção circunferencial ângulos compreendidos no intervalo de +2,5°, -2,5° em tomo de O°.

[0013] A direção circunferencial do pneumático, ou direção longitudinal, é a direção que corresponde à periferia do pneumático e que é definida pela direção de rodagem do pneumático.

[0014] A direção transversal ou axial é paralela ao eixo de rotação do pneumático.

[0015] A direção radial é uma direção que corta o eixo de rotação do pneumático e que é perpendicular a esse último.

[0016] O eixo de rotação do pneumático é o eixo em torno do qual ele gira em utilização normal.

[0017] Um plano radial ou meridiano é um plano que contém o eixo de rotação do pneumático.

[0018] O plano mediano circunferencial, ou plano equatorial, é um plano perpendicular ao eixo de rotação do pneu que divide o pneumático em duas metades.

[0019] Certos pneumáticos atuais, ditos 'rodoviários" são destinados a rodar em grande velocidade e em trajetos cada vez mais longos, devido ao fato da melhoria da rede rodoviária e do crescimento da rede de auto-estradas no mundo. O conjunto das condições, sob as quais um tal pneumático é solicitado a rodar, permite sem nenhuma dúvida um aumento do número de quilômetros percorridos, o desgaste do pneumático sendo menor; em contrapartida a resistência desse último e em especial da armadura de topo é prejudicada.

[0020] Existem de fato tensões ao nível da armadura de topo e mais especialmente tensões de cisalhamento entre as camadas de topo, aliadas a uma elevação não que não pode ser negligenciada da temperatura de funcionamento ao nível das extremidades da camada de topo que é axialmente a mais curta, que têm como consequência o aparecimento e a propagação de fissuras da goma ao nível das ditas extremidades. O mesmo problema existe no caso de bordas das duas camadas de elementos de reforço, a dita outra camada não sendo obrigatoriamente radialmente adjacente à primeira.

[0021] A fim de melhorar a resistência da armadura de topo do tipo de pneumático estudado, soluções relativas à estrutura e qualidade das camadas e/ou perfilados de misturas borrachosas que são dispostos entre e/ou em torno das extremidades das lonas e mais especialmente das extremidades da lona que é axialmente a mais curta já foram trazidas.

[0022] A patente FR 1 389 428, para melhorar a resistência à degradação das misturas de borracha situadas na proximidade das bordas de armadura de topo, preconiza a utilização, em combinação com uma banda de rodagem de pequena histerese, de um perfilado de borracha que cobre pelo menos os lados e as bordas marginais da armadura de topo e que é constituído por uma mistura de borracha de pequena histerese.

[0023] A patente FR 2 222 232, para evitar as separações entre lonas de armadura de topo, ensina revestiras extremidades da armadura com um

[0024] colchão de borracha, do qual a dureza Shore A é diferente daquela da banda de rodagem que encima a dita armadura, e maior do que a dureza Shore A do perfilado de mistura borrachosa disposto entre as bordas de lonas de armadura de topo e armadura de carcaça.

[0025] O pedido francês FR 2 728 510 propõe dispor, por um lado entre a armadura de carcaça e a lona de trabalho de armadura de topo, que é radialmente a mais próxima do eixo de rotação, uma lona axialmente contínua, formada por cabos metálicos inextensíveis que formam com a direção circunferencial um ângulo pelo menos igual a 60°, e cuja largura axial é pelo menos igual à largura axial da lona de topo de trabalho que é a mais curta, e por outro lado entre as duas lonas de topo de trabalho uma lona adicional formada por elementos metálicos, orientados substancialmente paralelamente à direção circunferencial.

[0026] As rodagens prolongadas em condições especialmente severas dos pneumáticos assim construídos fizeram aparecer limites em termos de resistência desses pneumáticos.

[0027] Para corrigir tais inconvenientes e melhorar a resistência da armadura de topo desses pneumáticos, foi proposto associar às camadas de topo de trabalho de ângulo pelo menos uma camada adicional de elementos de reforço substancialmente paralelos à direção circunferencial. O pedido de patente WO 99/24269 propõe notadamente, de um lado e de outro do plano equatorial e no prolongamento axial imediato da lona adicional de elementos de reforço substancialmente paralelos à direção circunferencial, acoplar, em uma certa distância axial, as duas lonas de topo de trabalho formadas por elementos de reforço cruzados de uma lona para a seguinte para em seguida os separar por perfilados de mistura de borracha pelo menos no restante da largura comum às ditas duas lonas de trabalho.

[0028] Um objetivo da invenção é fornecer pneumáticos para veículos "Pesados1 dos quais os desempenhos de resistência são conservados para usos rodoviários e dos quais o peso é reduzido em relação aos pneumáticos usuais.

[0029] Esse objetivo é atingido de acordo com a invenção por um pneumático com armadura de carcaça radial que compreende uma armadura de topo formada por pelo menos duas camadas de topo de trabalho de elementos de reforço inextensíveis cruzados de uma lona para a outra formando assim com a direção circunferencial ângulos compreendidos entre 10° e 45°, ela própria coberta radialmente por uma banda de rodagem, a dita banda de rodagem sendo reunida a dois frisos por intermédio de dois flancos, a armadura de topo compreendendo pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais, a relação da espessura do bloco de topo em uma extremidade de apoio sobre a espessura do bloco de topo no plano mediano circunferencial sendo superior a 1,20 e a relação da distância entre a superfície de desgaste limite e os elementos de reforço da camada de elementos de reforço circunferências no plano mediano circunferencial sobre a distância entre a superfície de desgaste limite e os elementos de reforço da camada de elementos de reforço circunferenciais nas extremidades da dita camada de elementos de reforço circunferenciais é compreendida entre 0.95 e 1.05.

[0030] Uma extremidade de apoio é definida, na zona do ombro do pneumático, pela projeção ortogonal sobre a superfície exterior do pneumático da interseção das tangentes às superfícies de uma extremidade axialmente exterior da banda de rodagem (topo das esculturas) por um lado e da extremidade radialmente exterior de um flanco por outro lado.

[0031] A espessura do bloco de topo no plano mediano circunferencial é definida como sendo a distância de acordo com a direção radial entre a tangente ao topo da banda de rodagem no plano mediano circunferencial e a tangente à mistura borrachosa que está radialmente mais no interior do pneumático, no plano mediano circunferencial.

[0032] A espessura do bloco de topo em urna extremidade de apoio é definida pelo comprimento da projeção ortogonal da extremidade de apoio sobre a camada de mistura borrachosa que está radialmente mais no interior do pneumático.

[0033] A superfície de desgaste limite de um pneumático é definida no sentido da invenção como sendo a superfície extrapolada a partir dos indicadores de desgaste presentes no pneumático.

[0034] As distâncias entre a superfície de desgaste limite e os elementos de reforço da camada de elementos de reforço circunferenciais são medidas de acordo com a normal à superfície exterior da banda de rodagem que passa pelo ponto de medição considerado da camada de elementos de reforço circunferenciais.

[0035] As diferentes medições são efetuadas em um corte transversal de um pneumático, o pneumático estando, portanto, em um estado não inflado.

[0036] O pneumático assim definido de acordo com a invenção permite, para uma dimensão dada, conservar desempenhos em termos de resistência e de desgaste do pneumático satisfatórios por ocasião de utilização rodoviária, o pneumático sendo substancialmente tomado mais leve.

[0037] Comparado com um pneumático usual de mesma dimensão, o pneumático de acordo com a invenção apresenta espessuras do bloco de topo substancialmente inferiores na zona centrada no plano mediano circunferencial.

[0038] Em termos de arquitetura da armadura de reforço ao nível do bloco de topo, quer dizer sob a banda de rodagem, isso se traduz por camadas de reforço da armadura de carcaça e camadas de reforço da armadura de topo cujas curvaturas axiais (ou meridianas) são quase concêntricas em todos os pontos no perfil da superfície de desgaste e portanto naquele da banda de rodagem.

[0039] Os pneumáticos usuais preveem habitualmente uma camada de mistura borrachosa complementar colocada no lugar sob a banda de rodagem de maneira a estar centrada no plano mediano circunferencial. A presença de uma tal camada permite obter um raio da curvatura axial da banda de rodagem inferior àquele da curvatura axial das camadas de reforço da armadura de topo. Os pneumáticos de acordo com a invenção não compreendem uma tal camada, o que permite notadamente tomar mais leve o pneumático. A ausência de uma tal camada pode também contribuir para limitar o aquecimento do pneumático por ocasião de sua utilização e, portanto, contribuir para seus desempenhos em termos de resistência.

[0040] De acordo com um modo de realização preferido da invenção, os elementos de reforço da camada de elementos de reforço circunferenciais são cabos de cordões que apresentam uma redução do módulo tangente máximo entre seu estado inicial e extraídos do pneumático superior a 15 GPa e de preferência superior a 20 GPa.

[0041] Os módulos expressos acima são medidos em uma curva de tensão de tração em função do alongamento determinada com uma tensão prévia de 5 N, a tensão de tração correspondendo a uma tensão medida levada à seção de metal do elemento de reforço. Essas medições são efetuadas em tração de acordo com a norma ISO 6892 de 1984.

[0042] Os cabos extraídos de pneumáticos nos quais as medições são efetuadas são retirados em pneumáticos dos quais os constituintes, diferentes do s cabos em questão, e notadamente as misturas suscetíveis de penetrar nos ditos cabos são constituintes usuais para as aplicações de tipo pneumáticos para veículos pesados.

[0043] Vantajosamente de acordo com esse modo de realização da invenção, os elementos de reforço da camada de elementos de reforço circunferenciais são cabos de cordões que são unidos por um processo de retorcedura que permite conferir uma aeração ao cabo.

[0044] Um tal processo de retorcedura pode notadamente se referir à retorcedura por ocasião da fabricação dos cordões. O processo de retorcedura consiste nesse caso essencialmente em: enrolar em hélice em uma camada interna os fios da camada externa de acordo com um passo transitório de retorcedura dado, realizar uma sobretorcedura destinada a reduzir esse passo transitório, i.e. destinada a aumentar o ângulo de hélice da dita camada externa e, consequentemente, a curvatura de hélice dessa última, e estabilizar por destorção o cordão obtido para a obtenção de um torque residual nulo.

[0045] O processo de retorcedura pode ainda se refere à união dos cordões. O processo de retorcedura consiste nesse caso essencialmente em: enrolar os cordões de acordo com um passo transitório dado, realizar uma sobretorcedura destinada a reduzir esse passo transitório (i.e. destinada a aumentar o ângulo de hélice da união de cordões, consequentemente, a curvatura de hélice), e estabilizar por destorção o cordão obtido para a obtenção de um torque residual nulo.

[0046] O processo de retorcedura pode finalmente ser uma combinação de uma retorcedura por ocasião da realização de cada um dos cordões e de uma retorcedura por ocasião da união dos cordões para obter o cabo.

[0047] O processo de retorcedura assim descrito que é executado para a obtenção de um cabo de acordo com a invenção confere aos fios que constituem a camada externa de um cordão e/ou aos cordões que constituem o cabo uma curvatura grande que os afasta axialmente (a direção axial é nesse caso uma direção perpendicular ou à direção do eixo de um cordão no caso dos fios ou perpendicular à direção do eixo do cabo no caso dos cordões). Essa curvatura é definida, por um lado, pelo diâmetro de hélice dessa camada externa e por outro lado, pelo passo de hélice ou então pelo ângulo de hélice da dita camada externa (ângulo medido a partir do eixo do cabo).

[0048] É preciso notar que o processo de retorcedura assim descrito permite aumentar ao mesmo tempo o diâmetro de hélice e o ângulo de hélice.

[0049] De acordo com a invenção, esse ângulo de hélice é vantajosamente compreendido entre 25° e 45°.

[0050] O processo de retorcedura assim descrito aplicado aos fios que constituem os cordões e/ou aos cordões contribui para elevar de uma maneira significativa o alongamento estrutural do cabo, que é proporcional a tg2 (ângulo de hélice).

[0051] Os inventores souberam colocar em evidência que cabos assim realizados que apresentam uma redução do módulo tangente máximo entre seu estado inicial e extraídos do pneumático superior a 15 GPa, comparados com cabos de mesma fórmula, mas realizados sem etapa de retorcedura e com passos de hélices inferiores, apresentam alongamentos estruturais a cru e extraídos do pneumático superiores. Por outro lado, esses mesmos cabos de acordo com a invenção, ainda comparados com cabos de mesma fórmula mas realizados sem etapa de retorcedura e com passos de hélices inferiores, se eles apresentam em seu estado inicial um módulo tangente máximo superior, apresentam de maneira absolutamente surpreendente um módulo tangente máximo inferior quando eles são extraídos do pneumático em relação àquele dos cabos de mesma fórmula mas realizados sem etapa de retorcedura e com passos de hélices inferiores.

[0052] No caso dos pneumáticos de acordo com a invenção dos quais as camadas de reforço de armadura de topo apresentam curvaturas axiais quase concêntricas em todos os pontos no perfil da banda de rodagem, a utilização de tais cabos vai permitir melhorar ainda mais a resistência dos pneumáticos. De fato, o módulo tangente máximo notadamente menor para os cabos extraídos do pneumático combinado com um alongamento estrutural maior, comparados com cabos de mesma fórmula mas realizados sem etapa de retorcedura e com passos de hélices inferiores, vai permitir diminuir as tensões às quais são submetidos os elementos de reforço da camada de elementos de reforço circunferenciais notadamente ao nível das extremidades da dita camada quando essa última apresenta uma forma curva como no caso da invenção por ocasião das passagens na área de contato que acarretam uma deformação do pneumático.

[0053] A utilização de tais elementos de reforço em pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais permite por outro lado conservar rigidezes da camada suficientes após as etapas de conformação e de cozimento em processos de fabricação usuais.

[0054] De acordo com um modo de realização vantajoso da invenção, os elementos de reforço de pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais são elementos de reforço metálicos que apresentam um módulo secante a 0,75 de alongamento compreendido entre 10 e 120 GPa e um módulo tangente máximo inferior a 150 GPa.

[0055] De acordo com uma realização preferida, o módulo secante dos elementos de reforço a 0,75 de alongamento é inferior a 100 GPa e superior a 20 GPa, de preferência compreendido entre 30 e 90 GPa e mais de preferência inferior a 80 GPa.

[0056] De preferência também, o módulo tangente máximo dos elementos de reforço é inferior a 130 GPa e mais de preferência inferior a 120 GPa.

[0057] Os módulos expressos acima são medidos em uma curva de tensão de tração em função do alongamento determinada com uma tensão, prévia de 5 N, a tensão de tração correspondendo a uma tensão medida levada à seção de metal do elemento de reforço.

[0058] De acordo com um modo de realização preferido, os elementos de reforço de pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais são elementos de reforço metálicos que apresentam uma curva de tensão de tração em função do alongamento relativo que tem pequenas inclinações para os pequenos alongamentos e uma inclinação substancialmente constante e grande para os alongamentos superiores. Tais elementos de reforço da lona adicional são habitualmente denominados elementos "bi-módulo".

[0059] De acordo com uma realização preferida da invenção, a inclinação substancialmente constante e grande aparece a partir de um alongamento relativo compreendido entre 0,4 % e 0,7 %.

[0060] As diferentes características dos elementos de reforço enunciadas acima são medidas em elementos de reforço retirados de pneumáticos.

[0061] Elementos de reforço mais especialmente adaptados à realização de pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais de acordo com a invenção são por exemplo uniões de fórmula 21.23, cuja construção é 3x(0.26+6x0.23) 5.0/7.5 SS; esse cabo de cordões é constituído por 21 fios elementares de fórmula 3 x (1+6), com 3 cordões torcidos juntos com um passo de 7,5 mm, cada um deles constituído por 7 fios, um fio que forma uma alma central de diâmetro igual a 26/100 mm e 6 fios enrolados de diâmetro igual a 23/100 mm com um passo de 5 mm.

[0062] Um tal cabo apresenta um módulo secante a 0,7 % igual a 45 GPa e um módulo tangente máximo igual a 100 GPa, medidos em uma curva de tensão de tração em função do alongamento determinada com uma tensão prévia de 5 N, a tensão de tração correspondendo a uma tensão medida levada à seção de metal do elemento de reforço.

[0063] A invenção prevê vantajosamente que pelo menos uma camada que constitui a arquitetura de topo está presente radialmente sob o "rib", ou escultura de orientação principal longitudinal, que está axialmente mais no exterior. Essa realização permite reforçara rigidez da dita escultura.

[0064] De acordo com uma realização preferida da invenção, a diferença entre a largura axial da camada de topo de trabalho que é axialmente a mais larga e a largura axial da camada de topo de trabalho que é axialmente a menos larga é compreendida entre 10 e 30 mm.

[0065] De preferência ainda, a camada de topo de trabalho que é axialmente a mais larga está radialmente no interior das outras camadas de topo de trabalho.

[0066] Um modo de realização vantajoso da invenção prevê que a largura axial de pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais é inferior à largura axial da camada de topo de trabalho que é axialmente a mais larga.

[0067] Uma tal largura de pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais permite notadamente uma diminuição das tensões de cisalhamento entre as camadas de trabalho e, portanto, melhora ainda devido a isso os desempenhos de resistência do pneumático.

[0068] A camada de elementos de reforço circunferenciais de acordo com a invenção é vantajosamente uma camada contínua em toda sua largura axial.

[0069] De acordo com uma variante de realização da invenção, pelo, menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais é disposta radialmente entre duas camadas de topo de trabalho.

[0070] De acordo com essa variante de realização, a camada de elementos de reforço circunferenciais permite limitar de maneira mais importante as colocações em compressão dos elementos de reforço da armadura de carcaça do que uma camada semelhante colocada no lugar radialmente no exterior das camadas de trabalho. Ela é preferivelmente radialmente separada da armadura de carcaça por pelo menos um a camada de trabalho de modo a limitar as solicitações dos ditos elementos de reforço e não cansá-los demais.

[0071] Vantajosamente ainda no caso de uma camada de elementos de reforço circunferenciais dispostas radialmente entre duas camadas de topo de trabalho, as larguras axiais das camadas de topo de trabalho radialmente adjacentes à camada de elementos de reforço circunferências são superiores à largura axial da dita camada de elementos de reforço circunferenciais e de preferência, as ditas camadas de topo de trabalho adjacentes à camada de elementos de reforço circunferenciais são de um lado e de outro do plano equatorial e no prolongamento axial imediato da camada de elementos de reforço circunferenciais acopladas em urna largura axial, para serem em seguida separadas por perfilados de mistura de borracha em pelo menos o restante da largura comum às ditas duas camadas de trabalho.

[0072] A presença de tais acoplamentos entre as camadas de topo de trabalho adjacentes à camada de elementos de reforço circunferenciais permite ainda a diminuição das pressões de tensão que agem sobre os elementos circunferenciais que estão axialmente mais no exterior e situados mais próximos do acoplamento.

[0073] A espessura dos perfilados de separação entre lonas de trabalho, medida perpendicularmente às extremidades da lona de trabalho que é a menos larga, será pelo menos igual a dois milímetros, e preferencialmente superior a 2,5 mm.

[0074] É preciso compreender como lonas acopladas lonas das quais os elementos de reforço respectivos estão separados radialmente de no máximo 1,5 mm, a dita espessura de borracha sendo medida radialmente entre as geratrizes respectivamente superior e inferior dos ditos elementos de reforço.

[0075] A invenção prevê ainda vantajosamente para diminuir as pressões de tensão que agem sobre os elementos circunferenciais que estão axialmente mais no exterior que o ângulo formado com a direção circunferencial pelos elementos de reforço das camadas de topo de trabalho é inferior a 30° e de preferência inferior a 25°.

[0076] De acordo com uma outra variante vantajosa da invenção, as camadas de topo de trabalho compreendem elementos de reforço, cruzados de lona para a outra, que formam com a direção circunferencial ângulos variáveis de acordo com a direção axial, os ditos ângulos sendo superiores nas bordas axialmente exteriores das camadas de elementos de reforço em relação aos ângulos dos ditos elementos medidos ao nível do plano mediano circunferencial. Uma tal realização da invenção permite aumentar a rigidez circunferencial em certas zonas e ao contrário diminuí-la em outras, notadamente para diminuir as colocações em compressão da armadura de carcaça.

[0077] Uma realização preferida da invenção prevê ainda que a armadura de topo seja completada radialmente no exterior por pelo menos uma camada suplementar, dita de proteção, de elementos de reforço ditos elásticos, orientados em relação à direção circunferencial com um ângulo compreendido entre 10° e 45° e de mesmo sentido que o ângulo formado pelos elementos inextensíveis da camada de trabalho que lhe é radialmente adjacente.

[0078] A camada de proteção pode ter uma largura axial inferior à largura axial da camada de trabalho que é a menos larga. A dita camada de proteção pode também ter uma largura axial superior à largura axial da camada de trabalho que é a menos larga, tal que ela recobre as bordas da camada de trabalho que é a menos larga e, no caso da camada radialmente superior como sendo a menos larga, tal que ela seja acoplada, no prolongamento axial da armadura adicional, com a camada de topo de trabalho que é a mais larga em uma largura axial, para ser em seguida, axialmente no exterior, separada da dita camada de trabalho que é a mais larga por perfilados de espessura pelo menos igual a 2 mm. A camada de proteção formada por elementos de reforço elásticos pode, no caso citado acima, ser por um lado eventualmente separada das bordas da dita camada de trabalho que é a menos larga por perfilados de espessura substancialmente menor do que a espessura dos perfilados que separam as bordas das duas camadas de trabalho, e ter por outro lado uma largura axial inferior ou superior à largura axial da camada de topo que é a mais larga.

[0079] De acordo com um qualquer dos modos de realização da invenção evocado precedentemente, a armadura de topo pode ainda ser completada, radialmente no interior entre a armadura de carcaça e a camada de trabalho radialmente interior que é a mais próxima da dita armadura de carcaça, por uma camada de triangulação de elementos de reforço inextensíveis metálicos feitos de aço que formam, com a direção circunferencial , um ângulo superior a 60° e de mesmo sentido que aquele do ângulo formado pelos elementos de reforço da camada que está radialmente mais próxima da armadura de carcaça.

[0080] Outros detalhes e características vantajosas da invenção se destacarão abaixo da descrição de um exemplo de realização da invenção em referência às figuras 1 a 3 que representam: figura 1, uma vista meridiana de um esquema de um pneumático de acordo com a invenção, figura 2, uma vista meridiana de um esquema simplificado do pneumático da figura 1, figura 3, um esquema que ilustra curvas força/alongamento de cabos de acordo com a invenção e cabos usuais.

[0081] As figuras não estão representadas na escala para simplificar a compreensão das mesmas. As figuras só representam uma meia vista de um pneumático que é prolongado de maneira simétrica em relação ao eixo XX' que representa o plano mediano circunferencial, ou plano equatorial, de um pneumático.

[0082] Na figura 1, o pneumático 1, de dimensão 315/70 R 22.5 XF, tem uma relação de forma H/S igual a 0,70, H sendo a altura do pneumático 1 em seu aro de montagem e S sua largura axial máxima. O dito pneumático 1 compreende uma armadura de carcaça radial 2 ancorada em dois frisos, não representados na figura. A armadura de carcaça é formada por uma só camada de cabos metálicos. Essa armadura de carcaça 2 é guarnecida por uma armadura de topo 4, formada radialmente do interior para o exterior: por uma primeira camada de trabalho 4 formada por cabos metálicos inextensíveis 11.35 não guarnecidos, contínuos em toda a largura da lona, orientados de um ângulo igual a 18°, por uma camada de elementos de reforço circunferenciais 42 formada por cabos metálicos feitos de aço 21x23, de tipo "bi-módulo', por uma segunda camada de trabalho 43 formada por cabos metálicos inextensíveis 11.35 não guarnecidos, contínuos em toda a largura da lona, orientados de um ângulo igual a 18° e cruzados com os cabos metálicos da camada 41, por uma camada de proteção 44 formada por cabos metálicos elásticos 18x23.

[0083] A armadura de topo é ela própria coberta por urna banda de rodagem 5.

[0084] A largura axial l_4i da primeira camada de trabalho 41 é igual a 248 mm, o que é, para um pneumático de forma usual, substancialmente inferior à largura 1 da banda de rodagem, que é igual, no caso estudado, a 262 mm. A diferença entre a largura da banda de rodagem e a largura l_4i é, portanto, igual a 14 mm e consequentemente inferior a 15 mm de acordo com a invenção.

[0085] A largura axial l_43 da segunda camada de trabalho 43 é igual a 230 mm. A diferença entre as larguras l_4i e L43 é igual a 18 mm e consequentemente compreendida entre 10 e 30 mm de acordo com a invenção.

[0086] Quanto à largura axial global L42 da camada de elementos de reforço circunferenciais 42, ela é igual a 188 mm.

[0087] A última lona de topo 44, dita de proteção, tem uma largura l_44 igual a 188 mm.

[0088] De acordo com a invenção, no conjunto da largura da camada de elementos de reforço 42, 0 conjunto das camadas da armadura de topo apresenta um raio de curvatura quase idêntico àquele da banda de rodagem.

[0089] A figura 1 ilustra ainda a superfície de desgaste limite 3; essa última é extrapolada a partir de indicadores de desgaste presentes no pneumático, mas não representados nas figuras.

[0090] Afigura 2 representa uma vista meridiana de um esquema simplificado do pneumático 1 na qual é representada uma primeira tangente 7 à superfície de uma extremidade axialmente exterior da banda de rodagem 8; a superfície da banda de rodagem é definida pela superfície radialmente exterior ou topo das esculturas, não representadas nesse esquema simplificado da figura 2. Uma segunda tangente 9 à superfície da extremidade radialmente exterior de um flanco 10 corta a primeira tangente 7 em um ponto 11. A projeção ortogonal sobre a superfície exterior do pneumático define a extremidade de apoio 6.

[0091] Na figura 2 é assim indicada a medida da espessura do bloco de topo em uma extremidade de apoio 6, definida pelo comprimento 12 da projeção ortogonal 13 da extremidade de apoio 6 sobre a camada de mistura borrachosa 14 que está radialmente mais no interior do pneumático.

[0092] A figura 2 mostra ainda a medida da espessura do bloco de topo no plano mediano circunferencial XX', definida como sendo a distância 15 de acordo com a direção radial entre a tangente ao topo da banda de rodagem 8 no plano mediano circunferencial e a tangente à mistura borrachosa 14 que está radialmente mais no interior do pneumático, no plano mediano circunferencial.

[0093] De acordo com a invenção, as medidas de espessura 12 do bloco de topo em cada uma das extremidades de apoio 6 soa iguais à 39,4 mm. No plano mediano circunferencial XX', a medida de espessura 15 do bloco de topo é igual a 31,7 mm. A relação da espessura do bloco de topo em uma extremidade de apoio sobre a espessura do bloco de topo no plano mediano circunferencial é igual a 1,24 e, portanto, superiora 1,2.

[0094] Ainda de acordo com a invenção, a relação da distância 16 entre a superfície de desgaste limite e os elementos de reforço da camada de elementos de reforço circunferenciais no plano mediano circunferencial sobre a distância 17 entre a superfície de desgaste limite e os elementos de reforço da camada de elementos de reforço circunferenciais nas extremidades da dita camada de elementos de reforço circunferenciais é igual a 1 e portanto compreendida entre 0.95 e 1.05. De fato, as distâncias 16, 17 entre a superfície de desgaste limite e os elementos de reforço da camada de elementos de reforço circunferenciais, respectivamente no plano mediano circunferencial e nas extremidades da dita camada de elementos de reforço circunferenciais são idênticas e iguais a 10 mm.

[0095] A figura 3 representa um gráfico que reproduz as curvas força/alongamento de um cabo utilizado de acordo com uma variante da invenção para formar a camada de elementos de reforço circunferenciais que foi unido por retorcedura, tal como descrito precedentemente, comparado com um cabo de mesma fórmula e de utilização mais usual para esse tipo de aplicação.

[0096] Esse gráfico ilustra o alongamento 18 observado para uma força 19 aplicada em tração sobre o cabo de acordo com a norma ISO 6892 de 1984.

[0097] O cabo de acordo com a invenção é um cabo feito de aço 2 Ix23, de tipo "bi-módulo" do qual a construção é 3x(0.26+6x0.23) 5.0/7.5 SS; esse cabo de cordões é constituído por 21 fios elementares de fórmula 3 x (1+6), com 3 cordões torcidos juntos com um passo de 7.5 mm, cada um deles constituído por 7 fios, um fio que forma uma alma central de diâmetro igual a 26/100 mm e 6 fios enrolados de diâmetro igual a 23/ 100 mm com um passo de 5 mm.

[0098] O cabo de referência com o qual ele é comparado é um cabo feito de aço de mesma fórmula 21x23, de tipo "bi-módulo" do qual a construção é 3x(0.26+6x0.23) 4.4/6.6 SS.

[0099] A curva 20 corresponde ao cabo de acordo com a invenção em seu estado inicial e a curva 21 corresponde ao mesmo cabo extraído do pneumático, esse último estando impregnado de gomo e tendo sido submetido ao cozimento do pneumático.

[00100] Do mesmo modo, as curvas 22 e 23 correspondem ao cabo de referência, respectivamente em seu estado inicial e extraído do pneumático.

[00101] Destaca-se claramente dessas curvas que o alongamento estrutural do cabo de acordo com a invenção é superior àquele do cabo de referência. Por outro lado, o módulo de elasticidade, ou módulo tangente máximo, do cabo de acordo com a invenção é igual a 100 GPa enquanto que aquele do cabo de referência é igual a 90 GPa.

[00102] Essas diferenças de valores são explicadas pelo processo de união por retorcedura no caso do cabo de acordo com a invenção e pelas diferenças de passo de união, essas últimas sendo maiores no caso do cabo de acordo com a invenção.

[00103] Do que diz respeito às medidas nos cabos extraídos do pneumático, o alongamento estrutural do cabo de acordo com a invenção permanece superior mas o valor do módulo tangente máximo se toma inferior para o cabo de acordo com a invenção comparado com aquele do cabo de referência; 78 GPa para o cabo de acordo com a invenção comparado com 85 GPa para o cabo de referência.

[00104] O módulo tangente máximo notadamente menor para os cabos extraídos do pneumático combinado com um alongamento estrutural maior, comparados com cabos de mesmo fórmula mas realizado sem etapa de retorcedura e com passos de hélices inferiores, vai permitir diminuir as tensões às quais são submetidos os elementos de reforço da camada de elementos de reforço circunferenciais notadamente ao nível das extremidades da dita camada quando essa última apresenta uma forma curva como no caso da invenção por ocasião das passagens na área de contato que acarretam uma deformação do pneumático.

[00105] De acordo com a invenção, os cabos de acordo com a invenção apresentam uma redução do módulo tangente máximo entre seu estado inicial e extraídos do pneumático igual a 22 (100-78) e, portanto, superiora 15 GPa.

[00106] Ensaios foram realizados com o pneumático realizado de acordo com a invenção de acordo com a representação da figura 1 que compreende uma camada de elementos de reforço circunferenciais realizados com cabos de reforço de acordo com a invenção tais como eles acabam de ser descritos. Ensaios idênticos foram realizados com um pneumático de referência idêntico mas realizado de acordo com uma configuração diferente de acordo com a qual os cabos da camada de elementos de reforço circunferenciais são cabos de referência descritos precedentemente e o conjunto das camadas que constituem a armadura de reforço apresentando raios de curvatura diferentes daquele da superfície da banda de rodagem, esses raios de curvaturas sendo quase infinitos.

[00107] A massa do pneumático de acordo com a invenção é 2 % inferior àquela do pneumático de referência.

[00108] Primeiros ensaios consistiram em realizar rodagens em volante com cada um dos pneumáticos e fazendo os mesmos seguirem percursos equivalentes a trajetórias em linha reta, os pneumáticos sendo submetidos a cargas superiores à carga nominal para acelerar esse tipo de teste.

[00109] A carga por pneumático é de 3800 Kg em início de rodagem e evolui para atingir uma carga de 4800 Kg em final de rodagem.

[00110] Os resultados desses primeiros ensaios mostraram que os resultados obtidos são comparáveis para os dois tipos de pneumáticos.

[00111] Outros ensaios de resistência foram realizados em uma máquina de testes que impõe uma carga aos pneumáticos e um ângulo de desvio.

[00112] Os resultados obtidos mostram mais uma vez os resultados muito próximos para os dois tipos de pneumáticos.

Claims

1. Pneumático (1) com armadura de carcaça radial (2) que compreende uma armadura de topo (4) formada por pelo menos duas camadas de topo de trabalho (41, 43) de elementos de reforço inextensíveis, cruzados de uma lona para a outra formando com a direção circunferencial ângulos compreendidos entre 10Q e 45Q, ela própria coberta radialmente por uma banda de rodagem (8), a dita banda de rodagem sendo reunida a dois frisos por meio de dois flancos, a armadura de topo compreendendo pelo menos uma camada (42) de elementos de reforço circunferenciais, a relação da espessura (12) do bloco de topo em uma extremidade de apoio (6) sobre a espessura (15) do bloco de topo no plano mediano circunferencial (XX’) sendo superior a 1,20, caracterizado pelo fato de que a relação da distância (16) entre a superfície de desgaste limite (3) e os elementos de reforço da camada (42) de elementos de reforço circunferenciais no plano mediano circunferencial (XX’) sobre a distância (17) entre a superfície de desgaste limite (3) e os elementos de reforço da camada (42) de elementos de reforço circunferenciais nas extremidades da dita camada de elementos de reforço circunferenciais é compreendida entre 0,95 e 1,05.

2. Pneumático (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os elementos de reforço da camada (42) de elementos de reforço circunferenciais são cabos de cordões que apresentam uma redução do módulo tangente máximo entre seu estado inicial e extraídos do pneumático superior a 15 GPa e de preferência superior a 20 GPa.

3. Pneumático (1) de acordo a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os elementos de reforço de pelo menos uma camada (42) de elementos de reforço circunferenciais são elementos de reforço metálicos que apresentam um módulo secante a 0,7 % de alongamento compreendido entre 10 e 120 GPa e um módulo tangente máximo inferior a 150 GPa.

4. Pneumático (1) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o módulo secante dos elementos de reforço a 0,7 % de alongamento é inferior a 100 GPa, de preferência superior a 20 GPa e mais de preferência compreendido entre 30 e 90 GPa.

5. Pneumático (1) de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizadopelo fato de que o módulo tangente máximo dos elementos de reforço é inferior a 130 GPa e de preferência inferior a 120 GPa.

6. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizadopelo fato de que os elementos de reforço da dita camada (42) de elementos de reforço circunferenciais são elementos de reforço metálicos que apresentam uma curva de tensão de tração em função do alongamento relativo que tem pequenas inclinações para os pequenos alongamentos e uma inclinação constante e grande para os alongamentos superiores.

7. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizadopelo fato de que a camada de topo de trabalho (41) axialmente a mais larga está radialmente no interior das outras camadas de topo de trabalho (43).

8. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizadopelo fato de que a diferença entre a largura axial da camada de topo de trabalho (41) axialmente a mais larga e a largura axial da camada de topo de trabalho (43) axialmente a menos larga é compreendida entre 10 e 30 mm.

9. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizadopelo fato de que a largura axial de pelo menos uma camada (42) de elementos de reforço circunferenciais é inferior à largura axial da camada de topo de trabalho (41) axialmente a mais larga.

10. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizadopelo fato de que pelo menos uma camada (42) de elementos de reforço circunferenciais é disposta radialmente entre duas camadas de topo de trabalho (41, 43).

11. Pneumático (1) de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que as larguras axiais das camadas de topo de trabalho (41,43) radialmente adjacentes à camada (42) de elementos de reforço circunferenciais são superiores à largura axial da dita camada (42) de elementos de reforço circunferenciais.

12. Pneumático (1) de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato de que as camadas de topo de trabalho (41, 43) adjacentes à camada (42) de elementos de reforço circunferenciais são de um lado e de outro do plano equatorial e no prolongamento axial imediato da camada de elementos de reforço circunferenciais acopladas em uma largura axial, para serem em seguida separadas por perfilados de mistura de borracha em pelo menos o restante da largura comum às ditas duas camadas de trabalho.

13. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizadopelo fato de que a armadura de topo (4) é completada radialmente no exterior por pelo menos uma camada suplementar (44), dita de proteção, de elementos de reforço ditos elásticos, orientados em relação à direção circunferencial com um ângulo compreendido entre 10Q e 45Q e de mesmo sentido que o ângulo formado pelos elementos inextensíveis da camada de trabalho que lhe é radialmente adjacente.

14. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizadopelo fato de que a armadura de topo (4) compreende adicionalmente uma camada de triangulação formada por elementos de reforço metálicos que formam com a direção circunferencial ângulos superiores a 60°.