BRPI1009786B1 - Pneumático para veículo pesado - Google Patents

Abstract

pneumático para veículo pesado a invenção refere-se a um pneumático para veículo pesado com armadura de carcaça radial ( 4, 5) ancorada em dois talões de reviramento em tomo de cordonéis. de acordo com a invenção, em um plano radial, radialmente no interior do ponto (e) da referida pelo menos uma camada de armadura de carcaça radialmente a mais no interior e axialmente no exterior do centro geométrico (c) do cordonel, o raio de curvatura em um ponto (r) da superficie exterior (e) do talão é superior ao raio de curvatura no ponto (s) de projeção ortogonal do referido ponto (r) da superficie exterior do talão sobre a referida pelo menos uma camada de armadura de carcaça (4,5).

Description

"PNEUMÁTICO PARA VEÍCULO PESADO" [0001] A presente invenção refere-se a um pneumático, destinado a equipar um veículo ou equipamento pesado de tipo engenharia civil.

[0002] Embora não limitada a este tipo de aplicação, a invenção será mais particularmente descrita com referência aos pneumáticos para veículos de mineração trabalhando em minas subterrâneas e apresentando uma largura axial superior ou igual a 63,50 centímetros (25 polegadas).

[0003] Este tipo de veículo apresenta a particularidade de precisar transportar cargas pesadas e a ser realizado com um volume ocupado o mais reduzido possível, os espaços de circulação sendo limitados em termos de volume. Os pneumáticos utilizados são assim os menores possíveis e consequentemente não são adaptados idealmente aos torques que devem ser transmitidos.

[0004] Com relação ao projeto habitual dos pneumáticos para equipamentos de engenharia civil, a armadura de carcaça radial, ancorada em cada talão por reviramento em torno de um cordonel, é composta de pelo menos uma camada de elementos de reforço metálicos, os referidos elementos sendo sensivelmente paralelos entre si na camada. A armadura de carcaça é habitualmente sobremontada por uma armadura de topo composta de pelo menos duas camadas de topo de trabalho de elementos de reforço metálicos, mas cruzadas de uma camada à seguinte fazendo com a direção circunferencial ângulos compreendidos entre 15 e 70°. Entre a armadura de carcaça e as camadas de topo de trabalho, pode-se encontrar camadas de elementos de reforços, cruzados de uma camada à seguinte e apresentando ângulos inferiores a 12°, a largura destas camadas de elementos de reforço sendo habitualmente inferior à das camadas de trabalho. Radialmente no exterior das camadas de trabalho, encontram-se ainda camadas de proteção cujos elementos de reforço apresentam ângulos compreendidos entre 10 e 65°. A armadura de topo é ela mesma, sobremontada por uma banda de rodagem.

[0005] Entende-se por "axial", uma direção paralela ao eixo de rotação do pneumático e por "radial' uma direção cortando o eixo de rotação do pneumático e perpendicular ao mesmo. O eixo de rotação do pneumático é o eixo em torno do qual ele gira em utilização normal.

[0006] Um plano circunferencial ou plano circunferencial de corte é um plano perpendicular ao eixo de rotação do pneumático. O plano equatorial ou plano mediano circunferencial é o plano circunferencial passando pelo centro ou topo da banda de rodagem e que divide o pneumático em duas metades.

[0007] Um plano radial é um plano que contém o eixo de rotação do pneumático. [0008] A direção longitudinal do pneumático, ou direção circunferencial, é a direção correspondendo à periferia do pneumático e definida pela direção de rodagem do pneumático.

[0009] Os cordonéis utilizados nos pneumáticos podem ser de dois tipos. Existem em primeiro lugar cordonéis de tipo "trançados" apresentando uma seção sensivelmente circular. Existem, além disso, cordonéis em feixes formados de várias camadas de cabos empilhadas cuja seção pode ser de diferentes formas.

[0010] No caso dos pneumáticos para veículos de mineração descritos acima, encontram-se habitual mente cordonéis em feixes apresentando uma seção hexagonal. Os cordonéis de tipo feixes que podem ser realizados com um custo inferior ao dos cordonéis de tipo "trançados" apresentam geralmente uma seção hexagonal, esta sendo relativamente próxima de um círculo e conduzindo a um volume ocupado limitado. Estes pneumáticos habitualmente são montados sobre rodas comportando aros de sítio plano, ou seja, que as superfícies do aro sobre os quais a base dos talões do pneumático é montada apresenta uma inclinação da ordem de 5° em relação à direção axial.

[0011] Os pneumáticos para equipamentos de engenharia civil, como descritos acima, habitualmente são submetidos a uma pressão compreendida entre 4 e 10 bars para cargas e dimensões comuns.

[0012] Tendo em vista as suas condições de utilização e notadamente devido às cargas transportadas e consequentemente os torques que são transmitidos por intermédio dos pneumáticos, parece que estes pneumáticos apresentam desgastes elevados ao nível dos talões, que limitam a duração de vida destes pneumáticos. Além disso, estes desgastes apesar de serem sempre elevados para este tipo de pneumático podem ser relativamente diferentes de um pneumático ao outro, pelo menos em termos de rapidez.

[0013] O inventor assim colocou-se como objetivo fornecer pneumáticos para veículos de mineração subterrâneos apresentando propriedades melhoradas em termos de desgaste e mais regulares de um pneumático ao outro.

[0014] Este objetivo foi atingido de acordo com a invenção por um pneumático para veículo pesado com armadura de carcaça radial , constituído de pelo menos uma camada de elementos de reforço, o referido pneumático compreendendo uma armadura de topo, ela mesma recoberta radialmente de uma banda de rodagem, a referida banda de rodagem sendo reunido a dois talões por intermédio de dois flancos, cada um dos talões comportando um cordonel permitindo a ancoragem da armadura de carcaça nos referidos talões por reviramento da referida pelo menos uma camada de elementos de reforço em torno dos cordonéis, em um plano radial, radialmente no interior do ponto da referida pelo menos uma camada de armadura de carcaça radialmente a mais no interior e axialmente no exterior do centro geométrico do cordonel, o raio de curvatura em um ponto da superfície exterior do talão sendo superior ao raio de curvatura no ponto de projeção ortogonal do referido ponto da superfície externo do talão sobre a referida pelo menos uma camada de armadura de carcaça.

[0015] Tal pneumático de acordo com a invenção é mais particularmente destinado a pneumáticos apresentando uma largura axial superior ou igual a 63,50 centímetros (25 polegadas).

[0016] O pneumático assim descrito de acordo com a invenção comporta um talão cuja forma externa e notadamente parte entrando em contato do aro durante a montagem apresenta um perfil arredondado cujo raio de curvatura autoriza uma colocação relativamente fácil do pneumático sobre o seu aro de montagem. Comparado com a forma dos talões comuns, o raio de curvatura maior da superfície exterior da parte do talão deslizando sobre o aro quando da montagem do pneumático de acordo com a invenção parece autorizar uma colocação mais fácil do pneumático sobre o aro. Por outro lado, a passagem mais fácil do talão sobre o aro parece prevenir riscos de deformação da referido talão quando da montagem do pneumático sobre o aro podendo conduzir a uma base irregular do talão sobre o assento de aro; tais assentos irregulares dos talões sobre os assentos de aro observados de maneira aleatória com os pneumáticos comuns podem explicar velocidades de desgaste muito variáveis dos talões de um pneumático ao outro.

[0017] Os testes realizados com pneumáticos de acordo com a invenção equipando veículos para minas subterrâneas mostraram efetivamente desempenhos dos pneumáticos em termos de desgaste superiores aos dos pneumáticos comuns e, além disso, mais regulares de um pneumático a outro.

[0018] O inventor pensa interpretar estes resultados pela melhor colocação do pneumático sobre o assento de aro sem risco que os talões do pneumático sejam deformadas ou mal posicionadas quando da montagem e provocando então um desgaste rápido desta zona do talão. A deformação e/ou o posicionamento incorreto do talão variando de um pneumático ao outro podem explicar as velocidades de desgaste variáveis entre os diferentes pneumáticos.

[0019] De acordo com um modo de realização preferido da invenção, em um plano radial radialmente no interior do ponto do cordonel radialmente o mais no interior e axialmente no exterior do centro geométrico do cordonel, o raio de curvatura em um ponto da referida pelo menos uma camada de armadura de carcaça é inferior ao raio de curvatura no ponto de projeção ortogonal do referido ponto da referida pelo menos uma camada de armadura de carcaça sobre a superfície exterior do talão.

[0020] De acordo com este modo de realização da invenção, a colocação do talão sobre um assento de aro é ainda facilitada e os riscos de deformação do talão são ainda menores.

[0021] De acordo com uma variante vantajosa da invenção, os cordonéis são cordonéis em feixes, preferivelmente de forma hexagonal. Tais cordonéis asseguram notadamente uma manutenção satisfatória da armadura de carcaça durante as etapas de fabricação do pneumático bem como durante a etapa de montagem do referido pneumático sobre o seu aro.

[0022] Com vantagem ainda, os cordonéis do pneumático apresentam uma relação de largura axial sobre a altura radial superior a 1,5. Tais cordonéis asseguram uma distribuição de pressão sobre a maior largura da base do talão. Tais cordonéis são particularmente bem adaptados a este tipo de pneumático do qual as dimensões são reduzidas em relação ao torque transmitido, devido à utilização em minas subterrâneas. Com efeito, as dimensões dos pneumáticos impostas por tal uso conduzem a pressões elevadas exercidas pelos cordonéis com base nos talões para assegurar uma passagem de torque satisfatória. Os pneumáticos comuns que comportam cordonéis de tipo feixe de forma hexagonal e de relação de largura sobre a altura igual ou próxima de 1 conduzem a uma deterioração da base dos talões devido a pressões elevadas sobre larguras pequenas. Formas de cordonéis mais alongadas de acordo com a direção axial tais como foram propostas de acordo com esta variante da invenção, vão certamente permitir devido a larguras maiores repartir melhor os esforços de pressão entre o talão e o aro de montagem.

[0023] Tais cordonéis apresentam ainda a vantagem, devido a uma melhor distribuição das pressões, de simplificar a desmontagem dos pneumáticos após desgaste.

[0024] Uma diminuição da intensidade local das tensões exercidas entre a base do talão e o aro apresenta ainda a vantagem de aumentar a duração de vida dos aros. Com efeito, as soluções atuais, devido a tensões locais elevadas conduzem a uma deterioração dos aros no nível das zonas de apoio dos talões.

[0025] De acordo com um modo de realização preferido da invenção, sobre pelo menos 30 mm da base do talão, o ângulo formado pela referida base com uma direção paralela à do eixo de rotação do pneumático está compreendido entre 6 e 7,5°. Tal inclinação da base do talão favorece ainda a simplificação da montagem do pneumático sobre um aro e limita ainda os riscos de posicionamento incorreto do talão sobre o aro. Em comparação as inclinações dos pneumáticos comuns para este tipo de aplicação que formam ângulos com uma direção paralela à do eixo de rotação do pneumático superiores a 8°, a inclinação da base do talão pode ser diminuída sem prejudicar os riscos de rotação sobre aro dado que a distribuição de pressão exercida pelo cordonel é feita sobre uma maior largura da base do talão.

[0026] Modos de realização vantajosos da invenção preveem que a espessura radial de massa de borracha medida entre o cordonel, preferivelmente radialmente no interior do ponto do cordonel radialmente o mais no interior, e a superfície externa do talão é superior a 10 mm. Tais espessuras favorecem ainda durações de vida melhoradas do pneumático.

[0027] Os pneumáticos assim realizados de acordo com a invenção ainda mostraram vantagens em termos de massa. Revela-se, com efeito, que, apesar do alargamento possível da base do talão, os pneumáticos de acordo com a invenção apresentam uma massa inferior à de pneumáticos comuns.

[0028] Este ganho em massa explica-se notadamente pela escolha de cordonéis de forma aplainada em relação à dos cordonéis de pneumáticos comuns para este tipo de aplicação. Com efeito, a melhor distribuição das pressões sobre o aro conduz a projetar cordonéis com uma quantidade de metal inferior à necessária para os pneumáticos comuns para um torque a transmitir dado.

[0029] Outros detalhes e características vantajosos da invenção surgirão a seguir da descrição de um exemplo de realização da invenção em referência às figuras 1 e 2 que representam: - figura 1, uma representação esquemática de um pneumático 10 de acordo com a invenção, - figura 2, urna representação esquemática de um talão do pneumático da figura 1.

[0030] As figuras não são representadas em escala para simplificar a compreensão. A figura 1 representa apenas a metade de um pneumático que se prolonga de maneira simétrica em relação ao eixo XX' que representa o plano mediano circunferencial do pneumático.

[0031] A Figura 1 representa um esquema visto ao longo de um corte radial de um pneumático 1 realizado de acordo com a invenção. O pneumático 1 de dimensão 26.5R25 comporta uma camada de armadura de carcaça 2, composta de uma capa de cabos metálicos não extensíveis de aço, ancorada em cada talão 3 a um cordonel 4 para formar um reviramento 5. A camada de armadura de carcaça 2 é sobremontada radialmente de uma armadura de topo 6. A referida armadura de topo 6 é habitualmente constituída, por um lado de duas capas ditas de trabalho e por outro lado duas capas de proteção. O conjunto destas capas que constituem a armadura de topo não é representado no detalhe nas figuras. As capas de trabalho são elas mesmas constituídas de cabos não extensíveis de aço, paralelos entre si em cada capa, e cruzados de uma capa à seguinte fazendo com a direção circunferencial ângulos podendo estar compreendidos entre 15° e 40°. As capas de proteção são geralmente constituídas de cabos metálicos de aço elásticos, paralelos entre si em cada capa e cruzados entre si de uma capa á seguinte fazendo ângulos podendo estar compreendidos entre 15 e 45°. Os cabos da capa de trabalho radialmente externa são cruzados geralmente com os cabos da capa de proteção radialmente interna. A armadura de topo por último é sobremontada por uma banda de rodagem 7 que é reunida aos talões 3 pelos flancos 8.

[0032] O cordonel 4 é de tipo de feixe de forma hexagonal; ele apresenta de acordo com a invenção uma relação da largura axial L (igual a 47 mm) sobre a altura radial H (igual a 15 mm) igual 3,1 e, portanto, superior a 1,5.

[0033] A figura 2 ilustra uma representação esquemática, segundo um corte radial, de um talão 3 do pneumático da figura 1.

[0034] De acordo com a invenção, na zona da superfície exterior 9 do talão 3 delimitada pelos pontos O e P, ou seja, em uma zona da superfície exterior 9 do talão 3 radialmente no interior do ponto E radialmente o mais no interior da camada de armadura de carcaça 2 e axialmente no exterior do centro geométrico C do cordonel 4, o raio de curvatura no ponto R da superfície externa 9 do talão 3 é superior ao raio de curvatura no ponto S de projeção ortogonal do ponto R sobre a camada de armadura de carcaça 2.

[0035] No ponto R, o raio de curvatura da superfície externa 9 do talão 3 é igual a 40 mm.

[0036] No ponto S, o raio de curvatura da camada de armadura de carcaça 2 é igual a 35 mm.

[0037] Da mesma maneira, na zona da camada de armadura de carcaça 2 delimitada pelos pontos E e M, ou seja, em uma zona da camada de armadura de carcaça 2 radialmente no interior do ponto G do cordonel radialmente o mais no interior e axialmente no exterior do centro geométrico C do cordonel, o raio de curvatura no ponto U da camada de armadura de carcaça 2 é inferior ao raio de curvatura no ponto V de projeção ortogonal do ponto U sobre a superfície externa 9 do talão 3.

[0038] No ponto U, o raio de curvatura da camada de armadura de carcaça 2 é igual a 20 mm.

[0039] No ponto V, o raio de curvatura da superfície externa 9 do talão 3 é igual a 40 mm.

[0040] O pneumático ilustrado nas figuras foi montado sobre um aro de dimensão 63,50 centímetros (25 polegadas) e cheio a uma pressão de 5,5 bars. Comparada com a montagem de um pneumático comum, ou seja, que comporta um cordonel cuja relação da largura sobre a altura é sensivelmente igual a 1, montagem do pneumático parece facilitada. Do mesmo modo, após rodagem sobre um veículo simulando uma utilização em mina subterrânea em termos de cargas transportadas e de torque transmitido, a desmontagem do pneumático de acordo com a invenção parece simplificada.

[0041] Além disso, a estanqueidade notadamente assegurada pelo contato entre o aro e a zona do talão é satisfatória e completamente comparável à de um pneumático comum.

[0042] Testes comparativos foram realizados com um pneumático conforme o apresentado nas figuras. A comparação foi feita com um pneumático de referência idêntico comportando um cordonel de tipo feixe cuja relação da largura sobre a altura é sensivelmente igual a 1 e cuja largura da base do talão é naturalmente inferior. [0043] A largura da base do talão do pneumático de acordo com a invenção é igual a 93 mm e a do pneumático de referência é igual a 62 mm. O ângulo a formado pela inclinação da base do talão com uma direção paralela ao eixo de rotação é igual a 7°, sobre um comprimento da referida base da ordem de 35 mm. Os testes mostraram notadamente que tal inclinação facilita a montagem do pneumático sobre um aro e que, como dito previamente, não foi observada rotação sobre aro quando das rodagens.

[0044] Os pneumáticos foram testados sobre um mesmo veículo, este circulando sobre o mesmo traçado simulando um percurso muito penalizante para os pneumáticos e conduzido pelo mesmo motorista. O percurso, que reproduz a utilização de um veículo circulando em minas subterrâneas, comporta notadamente fases sobre distâncias curtas de marcha dianteira e marcha traseira, arranques dianteiro e traseiro impondo passagens de torque elevado desde uma velocidade nula e as fases de rodagem sobre distâncias mais longas comportando passagens em curvas.

[0045] Os testes confirmaram após rodagens em uma duração de 200 horas que os pneumáticos de acordo com a invenção não apresentam degradação nas zonas dos talões enquanto que os pneumáticos de referência deixam aparecer uma deterioração das referidas zonas dos talões podendo necessitar uma substituição do pneumático.

REIVINDICAÇÕES

Claims (4)

1. Pneumático (1) para veículo pesado, com uma armadura de carcaça radial, constituído de pelo menos uma camada (2) de elementos de reforço, o referido pneumático compreendendo uma armadura de topo (6), ela mesma recoberta radialmente por uma banda de rodagem (7), a referida banda de rodagem sendo reunida a dois talões (3) por meio de dois costados (8), cada um dos talões compreendendo um cordonel de talão (4) para a ancoragem da armadura de carcaça nos referidos talões envolvendo a referida pelo menos uma camada de elementos de reforço em torno dos cordonéis de talão, e em um plano radial, radialmente no interior do ponto radialmente o mais interior (E) da referida pelo menos uma camada (2) de armadura de carcaça e axialmente no exterior do centro geométrico (C) do cordonel de talão (4), o raio de curvatura em um ponto (R) na superfície externa (9) do talão (3) sendo superior ao raio de curvatura no ponto (S) de projeção ortogonal do referido ponto (R) da superfície exterior (9) do talão sobre a referida pelo menos uma camada (2) de armadura de carcaça, os cordonéis de talão (4) sendo feixes de talão, preferivelmente de forma hexagonal, os cordonéis de talão (4) apresentando uma relação de largura axial (L) para altura radial (H) superior a 1,5, caracterizado pelo fato de que, sobre pelo menos 30 mm da base do talão (3), o ângulo (α) formado pela referida base com uma direção paralela à da direção do eixo de rotação do pneumático está compreendido entre 6 e 7,5°.

2. Pneumático (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, em um plano radial, radialmente no interior radialmente do ponto o mais no interior (G) do cordonel de talão (4) e axialmente no exterior do centro geométrico (C) do cordonel de talão (4), o raio de curvatura em um ponto (U) da referida pelo menos uma camada (2) de armadura de carcaça é inferior ao raio de curvatura no ponto (V) de projeção ortogonal do referido ponto (U) da referida pelo menos uma camada (2) de armadura de carcaça sobre a superfície exterior (9) do talão (3).

3. Pneumático (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a espessura radial de massa de borracha medida entre o cordonel, preferivelmente radialmente no interior do ponto radialmente o mais no interior (G) do cordonel de talão, e a superfície externa (9) do talão (3) é superior a 10 mm.

4. Pneumático (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que apresenta uma largura superior ou igual a 63,50 centímetros (25 polegadas).