BRPI0720634A2

BRPI0720634A2 - Pneumático destinado a ser montado sob pressão sobre um aro de roda de veículo

Info

Publication number: BRPI0720634A2
Application number: BRPI0720634-8A
Authority: BR
Inventors: jose lopez Merino
Original assignee: Michelin Soc Tech; Michelin Rech Tech
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2014-03-25
Also published as: CN101568440A; WO2008080583A1; US20100059159A1; BRPI0720634A8; EP2125391B1; FR2910842B1; ATE545526T1; JP2010514611A; EP2125391A1; RU2441768C2; FR2910842A1; JP5269807B2; CN101568440B; RU2009128964A

Description

“PNEUMÁTICO DESTINADO A SER MONTADO SOB PRESSÃO SOBRE UM ARO DE RODA DE VEÍCULO”

A presente invenção é relativa aos pneumáticos montados sob pressão nos aros dos veículos rolantes. Ela se refere mais especialmente às disposições próprias para reforçar a resistência desses equipamentos aos danos aos quais eles são expostos em rodagem no caso de impacto com obstáculos no solo tais como calçadas, pequenos buracos.

E sabido de fato que um pneumático que roda em modo inflado sobre o solo é suscetível de sofrer nas condições habituais de sua utilização em velocidade e em carga choques em sua banda de rodagem ou seus flancos cujas freqüência e intensidade são com freqüência consideráveis. É uma de suas funções suportá-los e amortecê-los sem que a roda do veículo em questão seja substancialmente afetada por eles, nem em seu movimento nem em sua integridade. Essa faculdade é uma razão essencial de sua perenidade nos veículos rolantes depois de um século.

Acontece no entanto que essa faculdade encontre seus limites quando as condições do impacto do pneumático com um obstáculo são tais que a parede do invólucro impactada chega em batente no interior da câmara pneumática, ou diretamente contra o aro no qual está montado o pneumático, ou mais habitualmente contra uma outra zona da parede do próprio invólucro em apoio direto sobre o aro de roda. Esse é notadamente o caso quando esse aro apresenta classicamente uma saliência radial externa em relação ao assento propriamente dito. Uma tal saliência é em geral prevista para impedir que o friso pneumático saia do aro sob o efeito de tensões de direção axial no decorrer das manobras da roda. Ela é designada habitualmente sob a denominação de gancho ou rebordo de aro.

No caso que acaba de ser citado, o impacto com o obstáculo transmite esforços breves mas intensos, que podem atingir várias toneladas, às peças em batente mas também, para além do aro, às ligações de suspensão mecânicas do conjunto de roda, e mesmo à caixa do veículo. Elas são suscetíveis de criar danos graves aos órgãos da suspensão e de deformar de modo permanente a caixa do veículo. Os projetistas de veículos são portanto levados a prever sistemas de amortecimento suficientes para prevenir esses 5 danos e a dimensionar a caixa dos veículos em função dos casos extremos normalmente previsíveis.

Infelizmente, mesmo quando o veículo propriamente dito está convenientemente protegido, o invólucro pneumático submetido a esse tipo de incidente é suscetível de sofrer gravemente das conseqüências do fenômeno que acaba de ser evocado. Na seção impactada pelo choque, a parede interna do pneumático se encontra de repente dobrada e pinçada entre o obstáculo e a saliência radial do aro. Isso pode acarretar a ruptura da parede e o pneumático perde então de repente sua pressão de inflação o que na maior parte do tempo implica uma imobilização imediata do veículo. Quando o invólucro resistiu, é constatado na maior parte do tempo que seus componentes foram deteriorados pelo incidente; inchamentos nos flancos ou outro sinais indicam ao perito que a estrutura do invólucro foi enfraquecida e que sua parede apresenta o risco de se romper sob o efeito das flexões repetidas de seus componentes, a maior ou menor prazo, o que é evidentemente incompatível com as condições de segurança necessárias em rodagem.

A presente invenção visa responder a essas preocupações e reduzir os riscos incorridos por um pneumático quando ele se encontra confrontado ao choque de obstáculos na via, por exemplo por ocasião do encontro com um pequeno buraco ou uma borda de calçada.

Com relação a isso, a invenção tem notadamente como objeto

um pneumático destinado a ser montado sob pressão em um aro de roda de veículo, aro esse que apresenta pelo menos um assento circunferencial para o assento de um friso do pneumático e uma saliência radial externa na proximidade do assento, esse pneumático compreendendo classicamente um topo circunferencial provido de uma banda de rodagem para assegurar o contato com o solo, pelo menos um friso que apresenta uma porção própria para ser montada no assento de aro e uma parede que compreende uma estrutura de goma e de reforços que liga o topo ao friso, o conjunto definindo 5 com o aro uma cavidade pneumática. De acordo com uma disposição principal da invenção, o pneumático compreende pelo menos um elemento de proteção localizado em um setor no qual a parede do pneumático entre o topo e o friso é suscetível de ser pinçada entre a saliência e um obstáculo externo em uma zona de sua circunferência, quando um choque da banda de rodagem 10 contra um tal obstáculo provoca o fechamento da cavidade interna do pneumático, criando assim momentaneamente tensões de compressão elevadas perpendicularmente à parede do pneumático na zona. A idéia fundamental da invenção consiste em dotar o pneumático de um elemento de proteção que possui uma compressibilidade global com capacidade de 15 deformação elástica com módulo de rigidez elevado na direção dessas tensões, determinadas para amortecê-las pelo menos parcialmente sem provocar simultaneamente tensão prejudicial tangencialmente à parede e, notadamente, à ligação entre a goma e os reforços da parede, de acordo com os reforços.

A requerente pôde observar de modo absolutamente

inesperado que os fios ou cabos de reforços utilizados, notadamente os reforços de lona de carcaça radial, nas paredes de flanco de pneumáticos submetidos a choques pinçamento por ocasião da rodagem em vias muito acidentadas ou com condições de utilização de veículo relativamente 25 extremas tinham tendência a se romper em tração sob o efeito das tensões geradas pelo pinçamento do invólucro, ou pelo menos de sofrer elongações para além de seu limite elástico, provocando assim o aparecimento de zonas de fraqueza à fadiga.

Assim, o elemento de proteção previsto de acordo com a invenção permite diminuir as solicitações em tensão da parede, notadamente dos reforços do pneumático, no ambiente do ponto de pinçamento, graças à escolha apropriada de suas características de compressibilidade que permitem absorver pelo menos em parte as tensões de deformação geradas na direção 5 dos esforços de pinçamento propriamente ditos. Por compressibilidade global ou aparente, entende-se aqui a variação do volume aparente do elemento de proteção na direção da tensão que é a causa da mesma.

Um meio especialmente interessante para realizar o elemento de proteção é baseado no emprego de um material intrinsecamente 10 incompressível, mas com formas de realização que permitem conferir a esse material uma certa compressibilidade na direção da tensão aplicada, ao mesmo tempo em que conserva um módulo elevado. A obtenção dessa compressibilidade permite uma variação do volume aparente ou global ocupado pelo material em questão.

Sob um primeiro aspecto, a invenção consiste em um

pneumático destinado a ser montado sob pressão em um aro de roda de veículo, aro esse que apresenta pelo menos um assento circunferencial para o assento de um friso do pneumático e uma saliência radial externa na proximidade do assento, esse pneumático compreendendo:

- um topo circunferencial provido de uma banda de rodagem

para assegurar o contato com o solo;

- pelo menos um friso que apresenta uma porção própria para ser montada no assento de aro; e

- uma parede que compreende uma estrutura de goma e de reforços que liga o topo ao friso.

O conjunto define com o aro uma cavidade pneumática. O pneumático compreendendo por outro lado pelo menos um elemento de proteção localizado em um setor no qual a parede do pneumático entre o topo e o friso é suscetível de ser pinçada entre a saliência e um obstáculo externo ao pneumático em resposta a um choque violento, devido ao encontro da banda de rodagem com esse obstáculo e que provoca o fechamento da cavidade interna do pneumático nesse setor e o aparecimento momentâneo de tensões de compressão elevadas perpendicularmente à parede do pneumático, 5 o elemento de proteção sendo capaz de se deformar de maneira elástica na direção perpendicular à parede do pneumático. O elemento de proteção é realizado com o auxílio de uma espuma feita de material à base de borracha com uma rigidez superior a 10 MPa (e de preferência superior a 25 MPa) e uma taxa de vazio entre 15% e 60% (e de preferência entre 25% e 40%).

Sob um segundo aspecto, a invenção consiste em um

- um topo circunferencial provido de uma banda de rodagem

para assegurar o contato com o solo;

O conjunto define com o aro uma cavidade pneumática. O pneumático compreende por outro lado pelo menos um elemento de proteção localizado em um setor no qual a parede do pneumático entre o topo e o friso é suscetível de ser pinçada entre a saliência e um obstáculo externo ao 25 pneumático em resposta a um choque violento, devido ao encontro da banda de rodagem com esse obstáculo e que provoca o fechamento da cavidade interna do pneumático nesse setor e o aparecimento momentâneo de tensões de compressão elevadas perpendicularmente à parede do pneumático. O elemento de proteção compreende uma camada de um material elasticamente deformável incompressível, solidário da goma e dos reforços da parede do pneumático nesse setor, a camada tendo uma geometria tal que as cavidades se formam em caso de pinçamento. É a formação dessas cavidades entre o elemento de proteção e a parede do pneumático com a qual ele entra em 5 contato em caso de pinçamento (ou, se for o caso, entre duas porções do elemento de proteção, se ele entra em contato com ele próprio em caso de pinçamento) que tem como efeito tomar o conjunto compressível, apesar do fato de que um material incompressível é utilizado.

É possível também realizar o elemento de proteção com o auxílio de uma peça sob a forma de uma camada, de uma tira ou de uma lona de goma elastomérica (“material elastomérico”) ou material equivalente solidário da goma e/ou dos reforços da parede do pneumático no local em que a parede do pneumático entre o topo e o friso é suscetível de ser pinçada entre a saliência e o obstáculo externo ao pneumático em resposta a um choque violento, a peça apresentando vazios dispostos na totalidade ou em parte de sua espessura e espaçados uns dos outros em direções paralelas a sua superfície. A repartição desses vazios é tal que, se a peça de goma é pinçada radialmente em um ponto entre um obstáculo e uma saliência indeformável solidária do aro, a goma que está situada em tomo desse ponto possa fluir elasticamente e se deformar se dilatando para isso lateralmente nesses vazios sem transmitir esforços de tensão inadmissíveis para os reforços aos quais a gola está colada na proximidade desse ponto.

Sob um terceiro aspecto, a invenção consiste portanto em um pneumático destinado a ser montado sob pressão em um aro de roda de veículo, aro esse que apresenta pelo menos um assento circunferencial para o assento de um friso do pneumático e uma saliência radial externa na proximidade do assento, esse pneumático compreendendo:

- um topo circunferencial provido de uma banda de rodagem para assegurar o contato com o solo; - pelo menos um friso que apresenta uma porção própria para ser montada no assento de aro; e

5 O conjunto define com o aro uma cavidade pneumática. O

pneumático compreende por outro lado pelo menos um elemento de proteção localizado em um setor no qual a parede do pneumático entre o topo e o friso é suscetível de ser pinçada entre a saliência e um obstáculo externo ao pneumático em resposta a um choque violento, devido ao encontro da banda 10 de rodagem com esse obstáculo e que provoca o fechamento da cavidade interna do pneumático nesse setor e o aparecimento momentâneo de tensões de compressão elevadas perpendicularmente à parede do pneumático, o elemento de proteção sendo capaz de se deformar de maneira elástica na direção perpendicular à parede do pneumático. O elemento de proteção 15 compreende uma camada de um material elasticamente deformável incompressível, solidário da goma e dos reforços da parede do pneumático nesse setor, a camada apresentando vazios espaçados uns dos outros em direções paralelas a sua superfície na totalidade ou em parte de sua espessura.

De acordo com uma forma de realização, uma camada de 20 goma incompressível é perfurada com aberturas ou com furos espaçados uns dos outros, cuja distribuição e dimensões transversais são determinadas para permitir a dilatação transversal exigida em caso de impacto de compressão normalmente à superfície dessa peça. Assim a camada pode se dilatar transversalmente de maneira elástica nos vazios deixados livres pelas 25 aberturas quando ela é solicitada bastante por tensões de compressão normais a sua superfície.

Preferencialmente, as aberturas são dispostas para proporcionar uma taxa de vazios entre 30% e 80% e de preferência entre 45 e 55% na espessura da camada. De acordo com uma outra forma de realização a camada apresenta variações de espessura para criar zonas vazadas que formam vazios parciais transversalmente entre zonas de sobre-espessuras repartidas na camada de goma. A repartição e as dimensões dessas sobre-espessuras e dos 5 vazios parciais, ou vazados, que os separam são determinadas para permitir que a goma das zonas de sobre-espessura se dilate transversalmente de maneira elástica nas zonas de adelgaçamento quando os topos das zonas em sobre-espessura são solicitados bastante por tensões de compressão normais à superfície da folha.

Preferencialmente, as zonas vazadas são dispostas para

proporcionar uma taxa de vazios entre 30% e 70% e de preferência entre 45 e 55% na espessura da camada que compreende as sobre-espessuras.

No que diz respeito à localização radial do elemento de proteção, ele pode ser disposto no interior da parede do pneumático, ao nível 15 de uma ou de várias das zonas tais como AeB, vulneráveis aos choques de pinçamento. Ele pode também ser disposto diretamente na face interna da parede do pneumático. Nesse caso é possível realizar o mesmo na totalidade ou em parte do revestimento de goma interior que reveste tradicionalmente a parede interna do pneumático, notadamente para reforçar a estanqueidade da 20 mesma. É sabido que essa goma interior é com freqüência à base de borracha butila, material cujas propriedades de rigidez e de histerese são favoráveis à aplicação prevista de acordo com a invenção.

De acordo com um modo de execução da invenção bastante vantajoso no caso no qual o elemento de proteção compreende uma camada 25 de goma na parede interna do pneumático, a superfície da camada de goma apresenta estrias cuja densidade e amplitude são determinadas em função do módulo de elasticidade intrínseco da goma constitutiva para proporcionar à camada o módulo de compressibilidade elástica global procurado.

Preferencialmente, a camada de goma se estende na superfície intema da parede de flanco pelo menos em uma zona na proximidade do ombro do pneumático e em uma zona na proximidade imediata do friso de modo que, no caso de um pinçamento do invólucro sob a ação de um obstáculo exterior, a superfície intema da camada entre em contato sobre si mesma em dois locais distintos da camada nos quais as estrias cujos topos estão em contato se cruzam em direções distintas.

De acordo com um modo de execução, a camada de goma tem uma espessura total superior a 1,5 milímetros, e de preferência entre 2,5 e 15 milímetros, a altura das estrias sendo nesse caso substancialmente pelo menos igual a 1,5 milímetros.

Para executar essas disposições no caso em que o elemento de proteção está presente em duas zonas da parede intema do pneumático suscetíveis de ser aplicadas uma contra a outra na ocasião de um choque de pinçamento, deve ser previsto que as estrias cujos topos entram em contato recíproco se cruzem a um ângulo suficiente para evitar que as nervuras de uma dessas zonas se imbriquem nas ranhuras da outra, o que teria como efeito encher temporariamente os vazios necessários para a expansão ou para a fluência da goma entre as nervuras para amortecer as tensões tangenciais na camada.

Com relação a isso, as estrias podem vantajosamente ser organizadas de acordo com uma ou várias redes de linhas substancialmente paralelas a uma direção obliqua, de acordo com um ângulo compreendido entre 30° e 60° por exemplo e vantajosamente de cerca de 45°, em relação pa circunferência do pneumático. Nesse caso de fato, se a zona de ombro é deformada até que sua parede intema entre em contato com a zona de friso em um choque de pinçamento, as estrias das duas zonas em contato se cruzam em ângulo aproximadamente reto o que é favorável ao bom funcionamento do elemento de proteção em amortecedor das tensões de pinçamento. Quando as estrias formam uma rede única em uma camada de goma que se estende também em toda a parede intema do pneumático que se estende entre as zonas de ombro e de friso, a geometria tórica do pneumático é tal que a condição de cruzamento das estrias em contato é automaticamente respeitada.

De acordo com um modo de execução, as estrias têm uma seção substancialmente triangular.

O elemento de proteção pode ser disposto em um setor da parede do pneumático na proximidade imediata do friso que representa uma zona especialmente vulnerável aos efeitos de pinçamento evocados.

O elemento de proteção pode também ser disposto em um setor da parede do pneumático na proximidade do ombro.

É possível prever um elemento de proteção na proximidade do friso e um na zona do ombro, ou é possível também realizar um elemento de proteção único que se estende na parede de flanco do pneumático entre o ombro e o friso.

Foi determinado que era vantajoso, nas aplicações nos veículos automóveis de turismo, empregar um elemento de proteção que possua um módulo de rigidez global (medido a 10% de deformação) na direção das tensões de “pinçamento” superior a 0,5 Mega Pascal (MPa) e de preferência pelo menos igual a I MPa.

Naturalmente, é possível combinar os diferentes aspectos da invenção para chegar a um elemento de proteção especialmente eficaz.

Outras características e vantagens da invenção se destacam da descrição feita abaixo em referência aos desenhos anexos que mostram, a título de exemplos não limitativos, formas de realização do objeto da invenção e nos quais:

- a figura 1 representa uma vista em corte por um plano de seção radial de um pneumático em seu aro de serviço, do qual as paredes sofrem um pinçamento em conseqüência de um choque frontal violento com um obstáculo tal como uma calçada; - as figuras 2 a 5 são vistas esquemáticas em corte radial de um pneumático montado em aro e ilustram quatro exemplos de localização de um elemento de proteção contra os choques de pinçamento, de acordo com a invenção;

- a figura 6 é uma vista de um corte esquemático, perpendicularmente a sua superfície, de uma goma de proteção de acordo com a invenção;

- as figuras 7a e 7b ilustram o funcionamento de um elemento de proteção de acordo com a figura 6 quando ele é solicitado por ocasião do impacto do pneumático com um obstáculo exterior;

- a figura 8 é uma vista de cima de um pneumático do qual a banda de rodagem está em contato com o solo;

- as figuras 9a e 9b ilustram esquematicamente a disposição de estrias que guarnecem a superfície de um elemento de proteção do tipo ilustrado pela figura 6;

- as figuras 10a, 10b e IOc são vistas em planta de uma camada de goma utilizável como elemento de proteção de acordo com três variantes de execução da invenção;

- a figura 11 ilustra certos resultados obtidos pela execução da

invenção.

Nas figuras 2 a 5 é reconhecido o corte de um pneumático 10 tomado aqui a título de exemplo, montado em um aro de roda 12. Esse último apresenta um fundo de aro 13 (ver a figura 1) tipicamente feito de metal tal como aço ou uma liga à base de alumínio. O fundo de aro 13 apresenta na direção de suas extremidades axiais duas zonas ligeiramente troncônicas que formam cada uma delas um assento de aro 14 (indicado na figura 2) para receber os frisos do pneumático 10. Nesse exemplo de um aro tradicional, a parte central do fundo de aro apresenta uma canelura para a montagem e a desmontagem do pneumático. Em cada extremidade axial o aro é prolongado em uma direção radial externa por um rebordo que forma uma saliência 17 (figura 1) recurvada axialmente para o exterior com um topo 15 de rebordo no ponto mais afastado do eixo da roda.

0 pneumático 10 compreende de modo clássico um topo 21 5 que apresenta uma banda de rodagem 22 no lado radial externo. Cada extremidade axial do topo 21 é ligada por uma parede de flanco 23 a um friso respectivo 24 que apresenta uma face radial intema ligeiramente troncônica, que forma uma porção de pneumático 25 que vem se assentar na montagem sobre seu assento de aro 14 respectivo. Uma lona clássica, muito 10 esquematicamente representada em 31 na figura 2, se estende no interior da parede do pneumático a partir do topo 21 até o friso 24 no qual ela é ancorada por sua extremidade correspondente. No exemplo representado essa ancoragem é realizada pelo enrolamento dessa extremidade em tomo de um cordonel 33. A extremidade revirada 34 da lona de carcaça forma um 15 segmento “volta” aplicado contra o segmento “ida” da carcaça. A lona de carcaça é formada de modo muito clássico pela justaposição de fios ou cabos de reforços feitos de aço, embutidos no interior de gomas às quais eles aderem bastante e alinhados na direção radial em tomo de todo o pneumático. O pneumático delimita, diretamente com o fundo de aro nesse exemplo, uma 20 câmara pneumática 30 própria para receber ar sob uma pressão de inflação de vários bars para o suporte, a transmissão dos esforços de tração e de frenagem, a guia, o conforto de rodagem e a proteção do veículo por amortecimento dos choques de obstáculos que ele é suscetível de encontrar no solo.

A figura 1 ilustra o que acontece quando o pneumático 10 em

seu aro 12 encontra um obstáculo, representado aqui como um degrau de calçada por exemplo, que se erige acima do plano de um solo 42 transversalmente à direção de rodagem de um veículo equipado com esse pneumático. Na posição representada pela figura 1, o obstáculo é abalroado tão violentamente que a câmara pneumática 30 se fechou completamente em um ponto de sua seção radial. A aresta 41 desse degrau acaba de ser atacada pela banda de rodagem 22 e o topo do pneumático foi empurrado com violência contra a pressão do ar de inflação ao ponto sua face intema vem 5 bater contra a parede intema do friso no lado oposto ao topo 15 do gancho ou rebordo de aro 17. Na ausência de qualquer possibilidade de flexão radial significativa desse rebordo de aro, a parede do pneumático que é esmagada sob o efeito do choque é efetivamente pinçada muito fortemente entre a saliência que esse rebordo de aro constitui e o degrau. Sob o efeito do 10 esmagamento, a parede do pneumático axialmente distante do ponto de pinçamento é dobrada sobre si mesma. Isso provoca a formação de curvaturas muito grandes nos cabos de reforços da carcaça nessa extremidade dobrada assim como nas gomas que revestem esses reforços. As deformações correspondentes podem danificar esses materiais de modo permanente. Mais 15 grave ainda, as gomas presentes diretamente no setor de pinçamento ilustrado pela flecha 48 são muito fortemente comprimidas sem ter nenhuma possibilidade de deformação nessa direção. Sua natureza intrinsecamente incompressível as impede de diminuir sua espessura se não for se dilatando nas direções perpendiculares, quer dizer tangencialmente em relação às 20 paredes em contato e aos fios ou cabos de reforço embutidos na goma. Em razão da excelente ligação mecânica entre as gomas e os reforços que constituem a estrutura da parede do pneumático, a tendência para a deformação tangencial das gomas é contrariada pela resistência dos reforços à elongação das mesmas. Quando as tensões exercidas sobre esses reforços são 25 tão grandes que elas excedem o limite elástico desses reforços, esses últimos empreendem de se deformar plasticamente antes de finalmente se romper.

A observação da figura 1 permite compreender que duas zonas da parede do pneumático desempenham um papel especialmente crucial no fenômeno precedentemente descrito. Trata-se de uma primeira zona referenciada pela flecha A nas figuras 2 a 4 e de uma zona referenciada pela flecha B nas figuras 2, 3 e 5. A zona A corresponde à parte da face intema da parede do pneumático que se encontra imediatamente para além do friso na direção radial extema. A zona B corresponde à parte da face intema da parede 5 que se encontra no setor do ombro do pneumático, quer dizer na direção da junção entre o flanco e o topo.

No exemplo da figura 2, as zonas A e B da face intema da parede 23 são ambas guarnecidas por um revestimento de goma tal como uma tira circunferencial de material deformável 43 e 44 para formar um elemento de proteção capaz de suportar pelo menos em parte os esforços de pinçamento sem deteriorar os reforços da parede do pneumático.

Essa propriedade pode ser obtida na zona A constituindo-se para isso a tira de goma 43 com um material deformável do qual o módulo elevado de rigidez em compressão permite absorver esses esforços se 15 comprimindo para isso (quer dizer por uma diminuição de volume que não repercute para as outras direções, ou muito pouco, as tensões registradas na direção da tensão aplicada).

E possível também escolher constituir a tira de proteção da zona A com um elemento deformável incompressível mas que é conforme de 20 maneira a reagir globalmente às tensões normais a sua superfície como um verdadeiro material compressível não repercutindo nas outras direções a deformação (contração) que ele sofre na direção da tensão de pinçamento. Exemplos de realização são ilustrados mais adiante em referência às figuras 6 a 10.

Na realização da figura 2, também se guarneceu a zona b com

um material 44 que possui, intrinsecamente ou globalmente, as propriedades mencionadas a propósito da zona A. A conjunção desses dois elementos de proteção quando eles são colocados em contato sob o efeito de um choque pinçamento permite assegurar uma proteção eficaz da parede do pneumático contra esse tipo de incidente.

Naturalmente é possível também guarnecer a quase totalidade da superfície intema da parede do pneumático, como representado pela camada 45 na figura 3, para assegurar por exemplo uma proteção ainda mais 5 eficaz do pneumático no caso de uma interação com um obstáculo não frontal ou em condições que diferem substancialmente do caso em questão (choque frontal) ilustrado pela figura I. Ao contrário, em função notadamente da severidade dos usos considerados para o pneumático (por exemplo em função do estado das estradas) é possível limitar o elemento de proteção a uma tira 46 10 somente na zona A, na proximidade da zona de friso (figura 4), ou na configuração B na zona de ombro como ilustrado pela figura 5 em 47, a variante ilustrada pela figura 4 constituindo a forma preferida de uma tal realização mínima.

Se for o caso, o elemento de proteção pode ser formado não na superfície mas sim no interior da parede pneumática, realizando-se para isso uma união de lonas de gomas no decorrer da fabricação (até mesmo, pelo menos na zona de friso, em sua superfície externa).

A disposição de um elemento de proteção na superfície intema da parede a proteger é especialmente interessante a diversos títulos, notadamente quando é possível combinar sua função com aquela de um

r

revestimento já previsto em certos pneumáticos tradicionais. E assim que é possível conformar uma goma interior, tal como utilizada classicamente para revestir a face intema da parede pneumática, de maneira a obter as propriedades de compressibilidade global procurada e, se for necessário, 25 modulando-se a espessura dessa goma ao longo da parede de flanco em questão de acordo com a zona (A ou B notadamente) selecionada.

Muito geralmente, essa goma interior é uma goma de estanqueidade escolhida para garantir a melhor conservação da pressão de inflação do pneumático. E utilizado então vantajosamente borracha butila em razão de suas propriedades de impermeabilidade ao ar. Ora esse material apresenta uma rigidez própria para a compressão elevada o que permite lhe conferir a função de proteção indicada mesmo em espessuras relativamente pequenas. Ele apresenta também propriedades de histerese na deformação que 5 o tomam suscetível de oferecer uma capacidade de amortecimento na transmissão dos esforços que podem ser aplicados a ele em uma situação de pinçamento.

Uma taxa de compressibilidade superior a 10% é desejável na direção perpendicular à tensão de pinçamento para realizar o elemento de proteção. Procura-se, uma rigidez global do conjunto nessa direção superior a

0,6 Mega pascais (MPa) e de preferência superior a I MPa. Para realizar um elemento de proteção compressível que possui essas características, é possível considerar recorrer a uma espuma ultra-rígida de preferência feita de um material borracha. Por exemplo, é possível considerar uma espuma realizada a 15 partir de um material à base de borracha com uma rigidez própria superior a 10 MPa (e de preferência superior a 25 MPa) e uma taxa de vazio entre 15% e

r

60% (e de preferência entre 25% e 40%). E possível também utilizar uma camada de goma com orifícios, bolhas ou esferas, por exemplo esferas de vidro que se quebram por ocasião do choque.

É possível também utilizar uma camada de goma entalhada em

toda sua espessura ou, de maneira mais ou menos profunda, em uma de suas faces somente. É descrita abaixo uma variante de realização preferida, simples e de bom desempenho, em referência à figura 6 que representa um corte transversal de uma camada de goma 50 utilizada como elemento de proteção. 25 Uma face 52 da camada 50 é normalmente ligada à parede intema do pneumático, não representada aqui. Sua outra face 54 é guarnecida de estrias 55 paralelas a uma direção transversal em relação ao plano da figura 6. As estrias 55 têm aqui um perfil triangular de tal modo que os topos 56 de duas estrias adjacentes são separadas por um vale 57 com vertentes 58 inclinadas em relação ao plano geral da camada 50. Nesse exemplo a camada 50 é realizada em um elastômero de I MPa de módulo; a espessura total da camada de goma 50 é de 3 milímetros; a altura dos vales no sentido perpendicular ao plano da camada é de cerca de 2 mm; o passo de reprodução 5 das estrias é de 5 milímetros; o perfil das estrias é simétrico, o que dá uma taxa de vazios de 50% na espessura estriada da camada 50. Na prática é possível utilizar uma camada de goma de espessura total superior a 1,5 mm e de preferência compreendida entre 2,5 e 15 milímetros, a altura das estrias sendo nesse caso pelo menos igual a 1,5 milímetros. A taxa de vazios pode se 10 situar entre 30 5 e 70% e de preferência entre 45 e 55%.

A camada de goma 50 pode ser disposta na superfície intema da parede do pneumático, ou de acordo com uma tira na zona A e/ou uma tira na zona B, ou em uma só lona que cobre além dessas duas zonas toda a parte intermediária do flanco interno do pneumático. Ela pode ser realizada por 15 uma conformação apropriada de certas zonas de uma goma de estanqueidade que reveste a parede intema do pneumático.

As estrias podem adotar diversas orientações inclusive um percurso não necessariamente retilíneo, tais como vistas em um plano desenvolvido da porção de superfície tórica na qual elas são dispostas. E 20 preferido no entanto adotar uma orientação que não é nem radial nem circunferencial, de acordo com um ângulo com a direção de uma linha radial na face intema da parede do pneumático, compreendido entre 30 e 60° e de preferência igual a 45°, pelas razões expostas abaixo. Assim, se o topo 121 de um pneumático 110 é projetado em um plano paralelo ao eixo 125 do 25 pneumático e no solo de rodagem, como representado na figura 8, as estrias partem do topo em uma direção obliqua 126 que forma um ângulo 119 com um plano equatorial 127 perpendicular ao eixo 125 do pneumático. Elas cruzam obliquamente os meridianos circunferenciais nos flancos do pneumático. Se são consideradas as zonas AeB suscetíveis de entrar em contato recíproco por ocasião de um choque de pinçamento, é importante para o bom funcionamento do elemento de proteção que as estrias presentes nessas duas zonas não se imbriquem uma na outra no momento em que elas tingem a 5 posição ilustrada pela figura 1, de modo a deixar à goma dos topos das estrias a faculdade de se deformar lateralmente nos vales quando as arestas dos topos são comprimidas violentamente em caso de choque de pinçamento.

Com relação a isso, as figuras 7a e 7b ilustram o funcionamento de uma zona estriada de acordo com a invenção. Na figura 7a 10 um corpo de prova de goma 150 que apresenta uma superfície guarnecida de estrias 154 entra em contato com um outro corpo de prova 150’ do qual a superfície de contato 153 é ela própria guarnecida de estrias idênticas orientadas paralelamente ao plano da figura 7a. E observado que as arestas dos topos 156 das estrias 154 estão exatamente em contato com as arestas tais 15 como 156’ dos topos das estrias que afloram na superfície 153’ do corpo de prova 150’. O contato entre os dois corpos de provas é portanto constituído por uma rede de pontos de apoio nos cruzamentos das estrias respectivas. A figura 7b representa os dois corpos de provas 150 e 150’ quando suas superfícies precedentemente em contato na figura 7 a são aplicadas com 20 forma uma contra a outra, por exemplo em conseqüência de um impacto de compressão sobre suas faces não em contato 152 e 152’. As pontas de topos em contato se abatem sob o efeito de tensões de compressão quase instantânea da ordem de 10 bars geradas pelo choque. E visto que a goma dos topos do corpo de prova 150 se dilata lateralmente preenchendo parcialmente os vales 25 157. O corpo de prova 150’ é solicitado da mesma maneira. A aresta do topo 156’ desse corpo de prova, visível nas figuras 7 a e 7b, se deforma nos pontos de contato com os topos 156 das estrias do corpo de prova 150. A espessura total dos corpos de prova diminui enquanto que a goma solicitada se deforma preenchendo assim os vales que separam os topos das estrias. A figura 9a mostra esquematicamente a orientação das estrias de duas camadas de proteção que guarnecem respectivamente a zona Aea zona B no interior da parede do pneumático, quando elas entram em contato em conseqüência de um choque externo que provoca o esmagamento do 5 pneumático. Em 202 foi representado o traço do rebordo de aro visto em projeção em um plano paralelo ao eixo do pneumático. Linhas paralelas ilustram em 204 as estrias de uma camada de goma de proteção de acordo com a invenção que guarnece a zona A na proximidade do friso, por um lado e em 206 as estrias de uma camada de proteção que guarnece a zona B sob o 10 ombro, por outro lado. É notado que a orientação das estrias nas zonas a e B é tal que essas linhas se cruzam entre si e com a direção do rebordo de aro quando elas são levadas em contato recíproco pelo efeito de um choque externo. Uma orientação a 45° em sentidos opostos para as estrias 204 e 106 é favorável. Na prática como exposto mais acima se seleciona de preferência o 15 ângulo dessas estrias com a direção radial no flanco do pneumático entre 30° e 60° de ângulo em valor absoluto.

A figura 9b ilustra esquematicamente do mesmo modo que a figura 9a o caso em que a camada de goma de proteção que guarnece o flanco interno do pneumático é unitária e estriada de modo contínuo em uma direção 20 de cerca de 45° em relação à direção circunferencial. E notado então que, devido à geometria especial do pneumático, as estrias 208 da camada de proteção em contato nas duas zonas AeB por ocasião de um choque de pinçamento se cruzam naturalmente em direções substancialmente ortogonais entre si.

As figuras 10a, 10b e 10c ilustram outros modos de realização

de uma camada de goma para realizar um elemento de proteção de acordo com a invenção que possui uma rigidez radial em compressão global muito elevada para “suportar” os choques de pinçamento sem danificar o pneumático. A compressibilidade global da camada de goma no sentido de sua espessura é aumentada e regulada pela disposição de aberturas convenientemente distribuídas. Como representado na figura 10a, é possível dar a essas aberturas uma forma de poços circulares 62a em uma camada de goma 60a. A espessura da camada de goma que reveste as zonas A e B é 5 superior a 1,5 milímetros e de preferência escolhida entre 2,5 e 15 milímetros. E possível também utilizar uma camada de goma 60b perfurada com aberturas em forma de lamelas 62b ou outros alvéolos alongados (figura 10b), ou de casas de abelha 62c em uma camada 60c (figura 10c). Na prática uma taxa de vazio de 50% no plano da camada de goma é favorável. Ela é de preferência 10 escolhida entre 45 e 55% e normalmente não é inferior a 30%, podendo ser aumentada até 80% em certas configurações por exemplo no caso de aberturas em casa de abelha da figura 10c. É nesse caso judicioso prever aberturas com dimensões transversais pequenas por exemplo da ordem de 10 milímetros.

Ensaios conduzidos com elementos de proteção de camada

estriada de acordo com os princípios que acabam de ser indicados permitiram notar uma diminuição substancial do número de reforços quebrados no caso de uma parede pneumática que sofre choques de pinçamentos em condições mais ou menos violentas. A curva de referência 230 ilustra a variação do 20 número de reforços quebrados (no eixo das ordenadas 236) em um pneumático tradicional que abalroa um obstáculo de referência a velocidades crescentes entre 30 e 50 km/h (eixo das abscissas 234). No mesmo diagrama a curva 232 mostra uma grande decalagem da zona na qual danos podem ser sofridos. Essa decalagem permite um ganho importante antes do aparecimento 25 dos primeiros fenômenos de ruptura. Por exemplo, a figura 11 apresenta uma zona com inicialmente uma taxa de 20 rupturas, levada a uma taxa nula, como visível na abscissa 235.

Um método de fabricação de camadas de proteção estriadas na superfície intema do pneumático consiste em fabricar um esboço cru de acordo com as técnicas tradicionais com um dimensionamento em espessura apropriado da goma interior, e depois em utilizar para a vulcanização desse esboço um órgão de contra-moldagem, tal como um núcleo ou uma membrana de cozimento, adaptado para comprimir a parede intema da 5 cavidade pneumática da qual a outra face é aplicada em um molde de banda de rodagem. Já é conhecida a utilização de membranas de cozimento que compreendem nervuras repartidas em sua superfície para criar canais de evacuação de gás na superfície intema do pneumático em decorrer de cozimento. Essas nervuras não são apropriadas para a realização de estrias de 10 acordo com a invenção pois elas são pequenas demais e espaçadas demais para exercer um efeito significativo. No caso da presente invenção é previsto utilizar membranas de cozimento providas de uma rede de nervuras que correspondem às estrias a realizar na goma interior do esboço. Obtém-se assim de um modo especialmente simples uma disposição de estrias que 15 corresponde à invenção mediante mudanças relativamente mínimas da ferramenta de fabricação.

Naturalmente, a invenção não está limitada aos exemplos descritos e representados. Diversas modificações podem ser trazidas a ela sem sair de seu âmbito tal como definido, notadamente, pelas reivindicações anexas.

Claims

1. Pneumático destinado a ser montado sob pressão sobre um aro de roda de veículo, aro esse que apresenta pelo menos um assento circunferencial para o assento de um friso do pneumático e uma saliência radial externa na proximidade do assento, esse pneumático compreendendo: - um topo circunferencial provido de uma banda de rodagem para assegurar o contato com o solo; - pelo menos um friso que apresenta uma porção própria para ser montada no assento de aro; e - uma parede que compreende uma estrutura de goma e de reforços que liga o topo ao friso, o conjunto definindo com o aro uma cavidade pneumática, o pneumático compreendendo por outro lado: - pelo menos um elemento de proteção localizado em um setor no qual a parede do pneumático entre o topo e o friso é suscetível de ser pinçada entre a saliência e um obstáculo externo ao pneumático em resposta a um choque violento, devido ao encontro da banda de rodagem com esse obstáculo e que provoca o fechamento da cavidade intema do pneumático nesse setor e o aparecimento momentâneo de tensões de compressão elevadas perpendicularmente à parede do pneumático, o elemento de proteção sendo capaz de se deformar de maneira elástica na direção perpendicular à parede do pneumático, o pneumático sendo caracterizado pelo fato de que o elemento de proteção é realizado com o auxílio de uma espuma feita de material à base de borracha com uma rigidez superior a 10 MPa (e de preferência superior a 25 MPa) e uma taxa de vazio entre 15% e 60% (e de preferência entre 25% e 40%).

2. Pneumático destinado a ser montado sob pressão sobre um aro de roda de veículo, aro esse que apresenta pelo menos um assento circunferencial para o assento de um friso do pneumático e uma saliência radial externa na proximidade do assento, esse pneumático compreendendo: - um topo circunferencial provido de uma banda de rodagem para assegurar o contato com o solo; - pelo menos um friso que apresenta uma porção própria para ser montada no assento de aro; e - uma parede que compreende uma estrutura de goma e de reforços que liga o topo ao friso, o conjunto definindo com o aro uma cavidade pneumática, o pneumático compreendendo por outro lado: - pelo menos um elemento de proteção localizado em um setor no qual a parede do pneumático entre o topo e o friso é suscetível de ser pinçada entre a saliência e um obstáculo externo ao pneumático em resposta a um choque violento, devido ao encontro da banda de rodagem com esse obstáculo e que provoca o fechamento da cavidade intema do pneumático nesse setor e o aparecimento momentâneo de tensões de compressão elevadas perpendicularmente à parede do pneumático, o elemento de proteção sendo capaz de se deformar de maneira elástica na direção perpendicular à parede do pneumático, o pneumático sendo caracterizado pelo fato de que o elemento de proteção compreende uma camada de um material elasticamente deformável incompressível, solidário da goma e dos reforços da parede do pneumático nesse setor, a camada tendo uma geometria tal que as cavidades se formam em caso de pinçamento.

3. Pneumático destinado a ser montado sob pressão sobre um aro de roda de veículo, aro esse que apresenta pelo menos um assento circunferencial para o assento de um friso do pneumático e uma saliência radial externa na proximidade do assento, esse pneumático compreendendo: - um topo circunferencial provido de uma banda de rodagem para assegurar o contato com o solo; - pelo menos um friso que apresenta uma porção própria para ser montada no assento de aro; e - uma parede que compreende uma estrutura de goma e de reforços que liga o topo ao friso, o conjunto definindo com o aro uma cavidade pneumática, o pneumático compreendendo por outro lado: - pelo menos um elemento de proteção localizado em um setor no qual a parede do pneumático entre o topo e o friso é suscetível de ser pinçada entre a saliência e um obstáculo externo ao pneumático em resposta a um choque violento, devido ao encontro da banda de rodagem com esse obstáculo e que provoca o fechamento da cavidade intema do pneumático nesse setor e o aparecimento momentâneo de tensões de compressão elevadas perpendicularmente à parede do pneumático, o elemento de proteção sendo capaz de se deformar de maneira elástica na direção perpendicular à parede do pneumático, caracterizado pelo fato de que o elemento de proteção compreende uma camada de um material elasticamente deformável incompressível, solidário da goma e dos reforços da parede do pneumático nesse setor, a camada apresentando vazios espaçados uns dos outros em direções paralelas a sua superfície na totalidade ou em parte de sua espessura.

4. Pneumático de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a camada é perfurada com aberturas espaçadas umas das outras cuja distribuição e dimensões transversais são determinadas para permitir que o material dessa camada se dilate transversalmente de maneira elástica nos vazios deixados livres por essas aberturas quando ela é solicitada bastante por tensões de compressão normais a sua superfície.

5. Pneumático de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as aberturas são dispostas para proporcionar uma taxa de vazios entre 30% e 80%» na espessura da camada.

6. Pneumático de acordo com uma qualquer das reivindicações .2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a camada apresenta variações de espessura para criar zonas vazadas entre zonas de sobre-espessuras na camada de goma cujas repartição e dimensões são determinadas para permitir que a goma das zonas de sobre-espessura se dilate transversalmente de maneira elástica nas zonas de vazado quando os topos das zonas em sobre-espessura são solicitados bastante por tensões de compressão normais à camada.

7. Pneumático de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que as zonas vazadas são dispostas para proporcionar uma taxa de vazios entre 30% e 70% na espessura da camada que compreende as sobre- espessuras.

8. Pneumático de acordo com uma das reivindicações 2 a 7, caracterizado pelo fato de que a camada é um revestimento de goma localizado na face intema da parede do pneumático.

9. Pneumático de acordo com uma das reivindicações 2 a 8, caracterizado pelo fato de que a camada é formada por pelo menos um setor de uma goma de estanqueidade na face intema da parede do pneumático.

10. Pneumático de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a goma interior de estanqueidade na face intema da parede do pneumático é à base de borracha butila.

11. Pneumático de acordo com a reivindicação 6 ou 7 e uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que a superfície da camada de goma apresenta estrias substancialmente paralelas cujas densidade e amplitude são selecionadas em função do módulo de elasticidade intrínseco da goma constitutiva para proporcionar à camada o módulo de rigidez global em compressão procurado.

12. Pneumático de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a camada de goma se estende na superfície intema da parede de flanco pelo menos em uma zona na proximidade do ombro do pneumático e em uma zona na proximidade imediata do friso de modo que, no caso de um pinçamento do invólucro sob a ação de um obstáculo exterior, a superfície intema da camada entre em contato sobre si mesma em dois locais distintos da camada nos quais as estrias cujos topos estão em contato se cruzam em direções distintas.

13. Pneumático de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a camada de goma tem uma espessura total superior a 1,5 milímetros, a altura das estrias sendo nesse caso substancialmente pelo menos igual a 1,5 milímetros.

14. Pneumático de acordo com uma das reivindicações Ila 13, caracterizado pelo fato de que as estrias têm uma seção substancialmente triangular.

15. Pneumático de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o elemento de proteção possui um módulo de rigidez global na direção das tensões de “pinçamento” superior a 0,5 MPa.

16. Pneumático de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que o elemento de proteção é disposto em um setor da parede do pneumático na proximidade imediata do friso.

17. Pneumático de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que o elemento de proteção é disposto em um setor da parede do pneumático na proximidade do ombro.

18. Pneumático de acordo com as reivindicações 16 e 17 combinadas, caracterizado pelo fato de que o elemento de proteção se estende substancialmente em toda a porção da parede do pneumático entre o ombro e o friso.

19. Pneumático de acordo com uma qualquer das reivindicações 16 a 18, caracterizado pelo fato de que o elemento de proteção é disposto na superfície intema da parede do pneumático.