BRPI1104922A2

BRPI1104922A2 - pneumÁtico carga pesada

Info

Publication number: BRPI1104922A2
Application number: BRPI1104922-7A
Authority: BR
Inventors: Gayathri Venkataramani; Dale Eugene Wells
Original assignee: Goodyear Tire & Rubber
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2013-03-26
Also published as: AU2016216691B2; CN102407737A; JP2012066815A; CA2752846C; US9308782B2; AU2011221373B2; CA2752846A1; AU2011221373A1; PE20120836A1; ZA201106858B; US20120067494A1; AU2016216691A1; CN102407737B

Abstract

"PNEUMÁTICO PARA CARGA PESADA". Uma construção é descrita adequada para condições de carregamento severas. O pneu inclui uma porção de talão tendo ainda um ápice que se estende radiaolmente para fora da amadura de talão, e uma almofada virada para cima localizada adjacente a dito forro antifricção. A almofada virada para cima tem uma largura específica mínima e uma largura específica máxima em um Raio R conforme medido a partir do centro de talão. A almofada virada para cima é formada de um material tendo um G' e G" específico.

Description

"PNEUMÁTICO PARA CARGA PESADA" Campo Técnico

Esta invenção refere-se a pneumáticos de carga pesada, tais como são os comumen- te usados em pneus de equipamentos de terraplenagem, de aeronaves e agrícolas.

Fundamento

A invenção refere-se à redução de compressão do cordonel de lona e de ten- são/deformação de cisalhamento na parede lateral de grandes pneus para carga pesada ou pneus fora-de-estrada de construção radial que são usados em veículos pesadamente carre- gados. A parede lateral inferior de uma construção OTR radial típica consiste de uma lona em torno do talão e reforços chipper que restringem a deformação circunferencial da lona. Em condições de carga pesada, a parede lateral inferior do pneu inclina-se sobre a flange do aro, e o reforço de lona rotaciona na direção circunferencial. A deformação severa resulta em alta compressão do cordonel de lona na dobra para cima próxima da região de flange do aro, e altas tensões de cisalhamento em plano na almofada virada para cima. A deformação também resulta em atrito do forro antifricção contra a flange do aro, resultando em desgaste tanto do pneu como do aro. Deseja-se ter um desenho de pneu aperfeiçoado que reduza a compressão do cordonel de lona, tensões de cisalhamento e desgaste por atrito de aro do pneu contra o aro.

Divulgação da Invenção

Definições

"Razão de aspecto" do pneu significa a razão entre sua altura de seção (SH) e sua largura de seção (SW).

"Axial" e "axialmente" significam linhas ou direções que são paralelas ao eixo de rota- ção do pneu.

"Talão" significa aquela parte do pneu que compreende um membro tênsil anular en- rolado por cordonéis de lona e conformado, com ou sem outros elementos de reforço, tais co- mo tiras de enchimento, chippers, borrachas de ápice de talão, protetores de pés e forros anti- fricção, para adaptar-se ao aro especificado.

"Estrutura de cinta de reforço" significa pelo menos duas camadas de lonas de cordo- néis paralelos, tecidos ou não tecidos, por baixo da banda de rodagem, ancoradas ao talão, e tendo ângulos de cordonel esquerdo e direito na faixa de 17 graus a 27 graus com relação ao plano equatorial do pneu.

"Pneu com Estrutura Diagonal" significa que os cordonéis de reforço na lona de carca- ça se estendem diagonalmente através do pneu, de talão-a-talão, a um ângulo de cerca de 25- 50° com relação ao plano equatorial do pneu, os cordonéis de lona correm a ângulos opostos em camadas alternadas.

"Carcaça" significa a estrutura de pneu além da estrutura de cinta, banda de rodagem, sub-banda de rodagem e borracha de parede lateral sobre as lonas, mas incluindo os talões.

"Circunferencial" significa linhas ou direções estendendo-se ao longo do perímetro da superfície da banda de rodagem anular, perpendicular à direção axial.

"Forros antifricção" referem-se a faixas estreitas de material colocadas em torno do Ia- do exterior do talão para proteger lonas de cordonel do aro, distribuir flexão acima do aro, e selar o pneu.

"Chippers" significa uma estrutura de reforço localizada na porção de talão do pneu.

"Cordonel" significa uma das pernas de fio de reforço de que as lonas no pneu são compreendidas.

"Aro especificado" significa um aro tendo uma configuração e largura específicas. Pa-

ra os fins deste relatório, o aro especificado e largura de aro especificada são conforme especi- ficado pelas normas da indústria em vigor no local em que o pneu é fabricado. Por exemplo, nos Estados Unidos, os aros especificados são conforme especificado pela Associação de Pneus e Aros. Na Europa, os aros são conforme especificados pela Organização Técnica Eu- ropéia de Pneus e Aros - Manual de Normas Técnicas e o termo aro especificado significa o mesmo que os aros de medição padrão. No Japão, a organização de normatização é a Associ- ação dos Fabricantes de Pneus Automotivos do Japão.

"Plano equatorial (EP)" significa o plano perpendicular ao eixo de rotação do pneu e passando através do centro de sua banda de rodagem. "Perfil interno" significa a camada ou camadas de elastômero ou outro material que

forma a superfície interna de um pneu sem câmara e que contém o fluido de inflação dentro do pneu.

"Diâmetro de aro normal" significa o diâmetro médio da flange do aro no local onde se assenta a porção de talão do pneu. "Pressão de inflação normal" refere-se à pressão de inflação e carga especificadas

específicas, designadas pela organização de normas técnicas apropriada para a condição de serviço do pneu.

"Carga normal" refere-se à pressão de inflação e carga especificadas específicas, de- signadas pela organização de normas técnicas apropriada para a condição de serviço do pneu. "Lona" significa uma camada contínua de cordonéis paralelos revestidos de borracha.

"Radial" e "radialmente" significam direções radialmente para ou em sentido contrário ao eixo de rotação do pneu.

"Pneu de lona radial" significa pneumático cintado ou circunferencialmente restrito, em que os cordonéis de lona que se estendem de talão a talão são dispostos a ângulos de cordo- nel entre 65 graus e 90 graus com relação ao plano equatorial do pneu.

"Altura de seção" (SH) significa a distância radial do diâmetro nominal de aro ao diâ- metro externo do pneu em seu plano equatorial. "Largura de seção" (SW) significa a distância máxima linear paralela ao eixo do pneu e entre o exterior de suas paredes laterais ao e após ele ter sido inflado a pressão nominal por 24 horas, mas descarregado, excluindo elevações das paredes laterais devido a rotulagem, decoração ou faixas de proteção. "Almofada virada para cima" significa uma tira de elastômero localizada entre o forro

antifricção e a extremidade virada para cima da lona na parede lateral inferior do pneu próximo à área de talão.

Breve Descrição dos Desenhos

A invenção pode assumir forma física, e certas partes e disposições de partes, diver- sos modos de realização preferidos da mesma serão descritos detalhadamente neste relatório e ilustrados nos desenhos anexos que formam uma parte do mesmo e em que:

A fig. 1 é uma vista transversal ilustrando um lado ou uma metade de um pneu para carga pesada simétrico de acordo com um primeiro modo de realização da invenção.

A fig. 2 é uma vista transversal aumentada da porção de talão do pneu mostrado na

fig. 1.

A fig. 3 é uma vista transversal aumentada ilustrando a porção de talão de um pneu de linha de base.

A fig. 4 ilustra uma vista transversal aumentada de uma porção de parede lateral infe- rior de um pneu ilustrando como a espessura de lona virada para cima - lona virada para bai- xo, a espessura de almofada virada para cima e a largura de talão são medidas.

A fig. 5 ilustra um gráfico de compressão do cordonel de lona para o pneu do exemplo 1 versus o pneu de linha de base.

A fig. 6 ilustra um gráfico de indicador de desgaste por atrito do aro para o pneu do exemplo 1 versus o pneu de linha de base. A fig. 7 ilustra um gráfico de deformação de almofada virada para cima para o pneu do

exemplo 1 versus o pneu de linha de base.

A fig. 8 ilustra um modelo de computador da força compressiva de cordonel de lona calculada para o pneu do exemplo 1 e o pneu de linha de base tanto para carga estimada co- mo condições de carga pesada. Descrição Detalhada da Invenção

Com referência às figs. 1 e 2, é ilustrada uma vista transversal de uma metade de um pneu da presente invenção 10. O pneu 10 tem uma carcaça 14 que inclui uma região de coroa tendo uma banda de rodagem radialmente externa 12 disposta sobre a região de coroa da car- caça 14. A superfície externa da banda de rodagem pode incluir ainda uma pluralidade de cheios e ranhuras ou uma pluralidade de blocos e ranhuras de banda de rodagem, como co- mumente conhecidos por aqueles que são versados na arte. A carcaça inclui ainda um perfil interno opcional 17 que recobre toda superfície voltada para dentro da carcaça de pneu, e que serve para reter o ar ou mistura de gás que é usada para inflar o pneu. O perfil interno do pneu é feito tipicamente de borracha butílica. A carcaça 14 inclui ainda um par de paredes laterais de pneu 18 que se estende radialmente para dentro da superfície radial externa da carcaça de pneu, terminando na proximidade de um par de membros tênsiles anulares inextensíveis ou talões 16.

Os talões anulares 16 ilustram um formato transversal assimétrico tendo uma metade inferior com uma superfície externa arredondada 15 e uma porção de metade inferior 33 com bordas externas angulares similares a metade de um hexágono. Os talões anulares podem compreender outros formatos, tais como, por exemplo, redondo, hexagonal ou uma combina- ção de formatos. Preferencialmente, a superfície radialmente mais interna 15 do cabo de talão é arredondada.

A carcaça inclui ainda uma ou mais lonas reforçadas de cordonel de aço 19 enroladas em torno de cada talão 16 formando uma porção virada para cima 20, mais preferencialmente um envelope virado para cima. A porção da lona que se estende da coroa em direção ao talão e que se encontra axialmente para dentro do talão é designada como a porção de baixo da lona ou lona a baixo, enquanto que a porção da lona que se estende radialmente e axialmente para fora do talão é designada como a lona a cima ou porção virada para cima. As ditas uma ou mais lonas 19 são orientadas na direção radial. Disposto radialmente para fora da lona 19 na área de coroa do pneu encontra-se um pacote de cinta reforçada de aço 21 formado de duas ou mais cintas. Um par de paredes laterais 18 estende-se radialmente para dentro da banda de rodagem 12 para a área de talão. Localizada radialmente fora do talão 16 encontra- se um borracha de ápice elastomérica 24. A borracha de ápice como mostrada pode ter um formato transversal triangular. Enrolada em torno do talão 16 está uma tira de enchimento op- cional 26. A tira de enchimento 26 está localizada adjacente ao talão 16 e à lona de carcaça 19. Localizado na borda axialmente interna da área de talão encontra-se um forro antifricção 28.

A almofada virada para cima 30 está localizada adjacente ao forro antifricção 28 na porção de talão do pneu. A almofada virada para cima 30 tem uma primeira extremidade 32 localizada na proximidade do cabo de talão 16, e mais preferencialmente em linha com a su- perfície radialmente externa 33 do cabo de talão. A almofada virada para cima 30 tem uma segunda extremidade 34 localizada entre a primeira extremidade 32 e a porção virada para cima de lona 20. O comprimento da almofada virada para cima 30 é dimensionado de modo que ele seja posicionável ao longo da curvatura de 90 graus do aro quando o pneu está sob carga pesada. A almofada virada para cima 30 tem uma espessura na faixa de cerca de 1 a cerca de 2 polegadas, e mais preferencialmente na faixa de cerca de 1.2 a cerca de 1.7 pole- gadas, e mais preferencialmente na faixa de cerca de 1.2 a cerca de 1.5 polegadas, conforme medido em um Raio R de 4 polegadas a partir do centro de talão. A espessura da almofada virada para cima é medida através da seção transversal da almofada e perpendicular ao eixo longitudinal da almofada. Conforme medida em um raio de 8 polegadas a partir do centro de talão, a almofada virada para cima 30 tem uma espessura na faixa de cerca de 2 a cerca de 3 polegadas, e mais preferencialmente na faixa de cerca de 2.2 a cerca de 2.7 polegadas, e mais preferencialmente na faixa de cerca de 2.4 a cerca de 2.6 polegadas. O comprimento da almo- fada virada para cima 30 pode variar de cerca de 200 mm a cerca de 400 mm. A almofada vi- rada para cima 30 é compreendida de um material elastomérico ou de borracha tendo um mó- dulo de armazenagem G' que varia de cerca de 0.5 MPA a cerca de 2.0 MPA, e mais preferen- cialmente na faixa de 0.6 a 1.5 MPA1 e mais preferencialmente na faixa de 0.8 a 1.2 MPA. A almofada virada para cima 30 é feita de um material tendo um G" que varia de cerca de 0.05 MPA a cerca de 0.1 MPA.

A menos que do contrário observado, todos os valores de G' são medidos em uma amostra de borracha, a uma temperatura de amostra de 90°C, a uma freqüência de medição de 10 Hz e a uma amplitude de deformação de 50%. A amostra de borracha é tomada a partir de um pneu curado manufaturado de acordo com as especificações desejadas do fabricante. Para as finalidades desta invenção, a propriedade de módulo de armazenagem G1 é uma pro- priedade viscoelástica de uma composição de borracha, e pode ser determinada por um anali- sador mecânico dinâmico sobre uma faixa de freqüências, temperatura e amplitude de defor- mação. Um exemplo de um analisador mecânico dinâmico (sigla em inglês, DMA) adequado para medir G', G" é o modelo número DMA +450 vendido pela 01 -dB Metravib company. O instrumento DMA usa análise mecânica dinâmica para avaliar composições de borracha. Uma amostra curada da composição de borracha respectiva é submetida a uma excitação dinâmica controlada com precisão (freqüência e amplitude) a uma freqüência (Hertz) e temperatura (°C), e a resposta de tensão de amostra é observada pelo instrumento. A resposta de amostra ob- servada pode ser separada, pelo instrumento, em componentes de módulo viscoso ou de per- da (G") e de módulo elástico ou de armazenagem (G'). A menos que do contrário indicado, todos os G" são medidos nas mesmas condições como G'.

As questões de durabilidade na parede lateral inferior podem ser devido a diversos fa- tores, tais como grande compressão do cordonel de lona na região adjacente a flange de aro, atrito entre o pneu e o aro e grandes deformações em componentes de borracha na parede lateral inferior. A presente invenção visa atingir redução significativa em deformação/tensão na almofada virada para cima e compressão do cordonel de lona enquanto mantém nível similar de potencial de atrito entre aro e forro antifricção como a linha de base. Quando existe uma questão de durabilidade na parede lateral inferior, os projetistas de pneu têm aumentado histo- ricamente o diâmetro de talão a fim de reduzir a tensão/deformação na parede lateral inferior. Um aumento na largura de talão aumenta a força compressiva no cordonel de lona enquanto se atinge apenas redução moderada na tensão/deformação na parede lateral inferior. O inven- tor verificou que uma combinação de redução na largura de talão e aumento na espessura de almofada virada para cima gera os resultados mais desejáveis que não são intuitivos. Deseja- se reduzir a largura de talão Bw do membro tênsil anular 16 para a faixa de cerca de 2.0 a 3 polegadas, mais particularmente na faixa de cerca de 2.4 a 2.7 polegadas, e mais preferenci- almente de cerca de 2.5 a 2.7 polegadas. Também se determinou que reduzindo o calibre de espessura ou distância entre a lo-

na virada para cima e a lona virada para baixo (doravante "calibre de espessura virado para cima-virado para baixo") como mostrado na fig. 7, a compressão do cordonel de lona é reduzi- da. O inventor verificou que o efeito de diminuir o calibre de espessura entre a lona virada para cima e a lona virada para baixo na compressão do cordonel dé lona é mais pronunciado à me- dida que o calibre de espessura da almofada virada para cima aumenta. A distância ou calibre de espessura é medida perpendicular ao eixo longitudinal da lona. Portanto, é desejável que o calibre de espessura virado para cima-virado para baixo seja de na faixa de cerca de 0.25 po- legada a cerca de 0.8 polegada, e mais particularmente na faixa de cerca de 0.4 polegada a cerca de 0.6 polegada, e mais preferencialmente cerca de 0.4 a cerca de 0.5 polegada. O cali- bre de espessura virado para cima-virado para baixo é medido ao longo de uma faixa de raio R desde o centro do membro tênsil anular. Adicionalmente, é preferível que o calibre de espessu- ra virado para cima-virado para baixo previamente definido ocorra a um raio de 8 polegadas desde o centro do talão. A um raio de 4 polegadas desde o centro do talão, é desejável que o calibre de espessura virado para cima-virado para baixo seja de na faixa de cerca de 1.25 po- legadas a cerca de 1.75 polegadas, e mais particularmente na faixa de cerca de 1.4 polegadas a cerca de 1.7 polegadas, e mais preferencialmente cerca de 1.5 a cerca de 1.6 polegadas.

Uma redução significativa na compressão do cordonel de lona, bem como ten- são/deformação na parede lateral inferior é atingida através da combinação de largura de talão, calibre de espessura da almofada virada para cima e calibre de espessura virado para cima- virado para baixo proposto nesta invenção. As figs. 8 a 10 ilustram os resultados de um estudo de simulação numérica de um pneu da invenção em um tamanho de 63 polegadas, conforme comparado com um desenho de linha de base, tanto em um tamanho de aro de 57 polegadas como 63 polegadas. O desenho de linha de base tinha uma largura de talão de 3.15 polegadas e um calibre de espessura virado para cima-virado para baixo de 1.894 polegadas, e um calibre de espessura de almofada virada para cima de 1.324, ambos medidos em um raio de 4 pole- gadas a partir do centro de talão. O pneu de linha de base tinha um calibre de espessura de almofada virada para cima de 1.75 polegadas e uma calibre de espessura virado para cima- virado para baixo de 1.1 polegadas, ambos os valores medidos em um raio de 8 polegadas a partir do centro de talão. O pneu do exemplo 1 tinha um tamanho de aro de 63 polegadas, um membro tênsil anular (ou largura de talão) tendo uma largura transversal de 2.65 polegadas, e uma espessura de almofada virada para cima de 2.62 polegadas, conforme medidos em um raio R de 8 polegadas a partir do centro de membro tênsil anular. A almofada virada para cima foi formada do mesmo material de borracha que o pneu de linha de base. O pneu do exemplo 1 tinha um calibre de espessura de lona virada para cima-lona virada para baixo de 0.42 polega- das em um raio de 8 polegadas a partir do centro de talão. Um modelo numérico foi feito de ambos os pneus e submetido a carga estimada e uma carga de alta severidade de 1.2 vezes a carga estimada.

A fig. 5 ilustra os resultados de simulação de computador, mostrando uma redução significativa de 57% de compressão do cordonel de lona para o pneu inventivo do exemplo 1, se comparado ao desenho de linha de base. A fig. 6 ilustra que o potencial de desgaste por atrito de aro entre o forro antifricção e aro é aproximadamente o mesmo que o desenho de li- nha de base e o pneu do exemplo 1. A fig. 7 ilustra uma redução de 14% na deformação no componente de almofada virada para cima na parede lateral inferior do pneu do exemplo 1, se comparado com o pneu de linha de base. A fig. 8 ilustra a compressão do cordonel de lona no pneu do exemplo 1 tanto para a carga estimada quanto para alta severidade.

São possíveis variações na presente invenção à luz da descrição da mesma provida neste documento. Embora certos modos de realização representativos e detalhes tenham sido mostrados para os fins de ilustrar a invenção, ficará aparente para aqueles que são versados nesta arte que várias mudanças e modificações podem ser feitas sem se afastar do escopo da invenção. É importante considerar, portanto, que mudanças podem ser feitas nos modos de realização particulares descritos que estejam dentro do escopo completo pretendido da inven- ção conforme definida pelas seguintes reivindicações apensas.

Claims

1. Pneumático, CARACTERIZADO por uma carcaça, a carcaça tendo uma ou mais lonas reforçadas de cordonel e um par de porções de talão, cada porção de talão tendo pelo menos uma armadura de talão inextensível anular sobre a qual as lonas reforçadas de cordo- nel são enroladas, uma banda de rodagem e uma estrutura de reforço por cinta disposta radi- almente para fora da carcaça, a porção de talão, compreendendo ainda por um ápice que se estende radialmente para fora da armadura de talão, e um forro antifricção, o pneu compreen- dendo ainda por uma almofada virada para cima localizada adjacente a dito forro antifricção, em que a almofada virada para cima tem uma espessura mínima na faixa de cerca de 1.0 po- legadas a cerca de 2.0 polegadas.

2. Pneumático, de acordo com reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a almofada virada para cima tem uma espessura máxima na faixa de cerca de 2 polegadas a cerca de 3 polegadas.

3. Pneumático, de acordo com reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a espessura mínima está localizada dentro de uma faixa de raio R de cerca de 4 polegadas a cerca de 8 polegadas, em que o R é medido a partir do centro de talão.

4. Pneumático, de acordo com reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a espessura máxima está localizada dentro de uma faixa de R de cerca de 4 polegadas a cerca de 8 polegadas.

5. Pneumático, de acordo com reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o membro tênsil anular tem uma largura na faixa de cerca de 2.4 polegadas a 2.7 polegadas.

6. Pneumático, CARACTERIZADO por uma carcaça, a carcaça tendo uma ou mais lonas reforçadas de cordonel e um par de porções de talão, uma banda de rodagem e uma estrutura de reforço por cinta disposta radialmente para fora da carcaça, cada porção de talão tendo pelo menos um membro tênsil anular sobre o qual as lonas reforçadas de cordonel são enroladas, ditas uma ou mais lonas tendo uma porção virada para baixo que se estende da coroa e axialmente para dentro do membro tênsil anular, e uma porção virada para cima que se estende radialmente para fora do membro tênsil anular e axialmente para fora do membro de tração anular, em que o calibre de espessura entre a porção virada para cima da lona e a por- ção virada para baixo da lona é menor que 1.6 polegadas.

7. Pneumático, CARACTERIZADO por uma carcaça, a carcaça tendo uma ou mais lonas reforçadas de cordonel e um par de porções de talão, cada porção de talão tendo pelo menos uma armadura de talão inextensível anular sobre a qual as lonas reforçadas de cordo- nel são enroladas, uma banda de rodagem e uma estrutura de reforço por cinta disposta radi- almente para fora da carcaça, a porção de talão, compreendendo ainda por um membro tênsil anular e um ápice que se estende radialmente para fora da armadura de talão, em que o mem- bro tênsil anular tem uma largura na faixa de cerca de 2.5 polegadas a cerca de 2.7 polegadas e um forro antifricção.

8. Pneumático, de acordo com reivindicação 9, CARACTERIZADO ainda por uma al- mofada virada para cima localizada adjacente a dita forro antifricção, em que a almofada virada para cima tem uma espessura mínima na faixa de cerca de 1 polegada a cerca de 2 polega- das.

9. Pneumático, de acordo com reivindicação 9, CARACTERIZADO ainda por uma al- mofada virada para cima localizada adjacente a dito forro antifricção, em que a almofada virada para cima tem uma espessura mínima na faixa de cerca de 1.2 polegadas a cerca de 1.7 pole- gadas.

10. Pneumático, de acordo com reivindicação 9, CARACTERIZADO ainda por uma ou mais lonas tendo uma porção virada para baixo que se estende da coroa e axialmente para dentro do membro tênsil anular, e uma porção virada para cima que se estende radialmente para fora do membro tênsil anular e axialmente para fora do membro de tração anular, em que o calibre de espessura entre a porção virada para cima da lona e a porção virada para baixo da lona é menor que 1.6 polegadas.