BRPI1104679A2 - Pneumáticos com reforço altamente resistente - Google Patents

Abstract

Pneumáticos com reforço altamente resiste. Um pneumático de acordo inclui uma carcaça, dois costados espaçados entre si por uma distância, dois talões, uma banda de rodagem disposta radialmente externamente a uma corda da carcaça, e um envoltório, interposto entre a banda de rodagem e a carcaça. O envoltório tem cordões de reforço de aço ut. Os cordões têm filamentos com diâmetros variando de 0,08mm a 0,60mm

Description

"PNEUMÁTICOS COM REFORÇO ALTAMENTE RESISTENTE" CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção se refere a um pneumático, e, mais particularmente, a estrutu- ras de reforço para um pneumático.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Os artigos elastoméricos reforçados são bem conhecidos. Por exemplo, as correias do tipo transportadora ou de tipo similar, os pneumático, etc. são construídos com cordões de fios ou filamentos têxteis e/ou de arame de aço fino. Em particular, as correias usadas em pneumáticos são construídos de até oito camadas de lonas, com o reforço de cordões de lonas adjacentes, que são enviesados com relação à direção de movimento do pneumá- tico, quando se deseja reforçá-lo em ambas a direção lateral e a direção de rotação dele.

Ainda mais, os cordões feitos de fios de filamentos multitorcidos de arame fino, com uma única construção de fio, tendo dois ou mais filamentos e um filamento de enrolamento em torno deles para reforçar a estrutura de cordão, são conhecidos.

Em alguns casos, o reforço inclui o uso de cordões de fios únicos de multifilamen- tos, que não são torcidos entre si, mas em vez disso torcidos conjuntamente como um atado ou feixe (cordão enfeixado), para simplificar a construção do cordão. Os requisitos de uma maior vida útil sob fadiga para compósitos resultou em cordões com um menor diâmetro de filamento, requerendo mais filamentos no cordão para obtenção da necessária resistência mecânica.

As estruturas de correias de pneumáticos de duas lonas para pneumáticos de car- ros de passeio e de caminhões leves pode ter cordões de 2 x 0,255ST e 2+2x0,32-0,40ST, respectivamente. Esta designação significa um cordão de dois filamentos de diâmetro de 0,255 mm e um cordão de quatro filamentos de diâmetro de 0,32 - 0,40 mm (com dois fila- mentos torcidos a um comprimento de disposição mais curto do que os outros dois filamen- tos), respectivamente. Os cordões muitifilamentos, tal como o 2+2x0,32-0,40ST, foram con- siderados necessários para satisfazer a maior demanda para a resistência mecânica de compósitos em correias de pneumáticos, tal como em aplicações de caminhões leves. Am- bos esses cordões são feitos de aço de superalta resistência (ST), como definido a seguir.

Ainda que os projetos de cordões incorporando o aço de superalta resistência (ST) tenham sido provados como efetivos, há uma necessidade continuada para o desenvolvimento de construções de cordões mais leves com características aperfeiçoadas, tal como uma maior resistência à propagação de corrosão e um desempenho aperfeiçoado do pneumático, em relação às construções convencionais de alta resistência (HT) e superalta resistência (ST).

Essas construções de cordões convencionais não encontraram, geralmente, uso em pneumáticos maiores, tais como os pneumáticos fora de estrada (OTR). Os pneumáticos OTR grandes usam, convencionalmente, construções, tais como 7 x 7 x 0,25+1 HT e 3 x 7 x 0.22ΗΤ, compreendendo sete fios, cada um de sete filamentos de alta resistência (HT) de diâmetro de 0,25 mm, que são torcidos conjuntamente e enrolados em espiral; e três fios, tendo cada sete filamentos de alta resistência (HT) de diâmetro de 0,22 mm, que são torci- dos conjuntamente, respectivamente. Um cabo de cordões de aço convencional, usado para reforço de lona em pneumáticos OTR, para tamanhos 36R51 e superiores, é um cordão fi- lamentoso de filamento de cordão de pneumático de alta resistência (HT), tal como o cordão 7 x 19 x 0,20+1 HT, compreendendo sete fios, cada um de dezenove filamentos de alta resis- tência (HT) de diâmetro de 0,20 mm, que são torcidos conjuntamente e enrolados em espi- ral.

Os pneumáticos OTR pode ser também construídos de múltiplas correias ou em uma única correia com cordões de reforço, tais como 27 x 0.265ST ou 5+8+14 x 0,265+1 ST.

Ainda, as construções de cordões de aço convencionais têm uma carga de ruptura e limita- ções de calibre de cabo, impedindo que o projeto necessário de resistência mecânica por centímetro (ou polegada) seja obtido para pneumáticos maiores do que o 40R57, usado em caminhões e escavadeiras, pesando até, e algumas vezes mais, de 320 toneladas. Além disso, há uma necessidade para aumentar a área de rebite na lona e na correia, isto é, o espaço entre os cordões, para tamanhos de pneumáticos iguais ou superiores ao 36R51, de modo que mais borracha possa penetrar entre os cordões durante a manufatura do pneumá- tico, para melhorar a qualidade do tratamento por calandra, por impedimento de "rebite fra- co" ou "revestimento solto" (que pode resultar em ar retido nos pneumáticos).

As ligas de aço de maior resistência provocaram mudanças no módulo do cordão, propiciando a possibilidade de ajuste dos parâmetros de uma carga maciça de correias de pneumáticos, que depende de três fatores para considerar adequada a adesão do cordão na borracha. Os fatores são o módulo do cordão, a razão do volume do cordão para o volume da borracha (frequentemente, expressa como o número de extremidades de cordões por 2,54 cm (polegada) (epi), e o ângulo de reforço de cordão. Ainda mais, na medida em que o ângulo do reforço de cordão se aproxima da direção de rotação do pneumático, o suporte do reforço na direção lateral se movimenta no sentido de zero. Um aumento nos dois outros fatores relacionados aos cordões mencionados acima, isto é, o módulo do cordão e a razão do volume do cordão para o volume da borracha, resulta, geralmente, em um aumento de peso para a correia. O peso incorporado pode significar maior custo, maior resistência ao rolamento e uma economia de combustível mais baixa de um pneumático. O simples uso de cordões mais leves, com um menor módulo, não soluciona o problema, porque, mesmo que tenham um peso mais baixo, o módulo do cordão mais baixo deve ser compensado por au- mento da razão do volume do cordão para o da borracha. Esse aumento no volume do cor- dão é limitado pelo tamanho físico do cordão e no espaçamento resultante entre os cordões, que governa o grau de rebitagem, isto é, a capacidade da borracha em penetrar entre os cordões para uma boa adesão do cordão na borracha.

DEFINIÇÕES

As seguintes definições são para orientação da invenção descrita. "Enchimento" significa um elemento de carga elastomérico, localizado radialmente acima do núcleo do talão e entre as lonas e a lona de redobra. "Anular” significa formado em forma de anel. "Proporção de aparência" significa a proporção da sua altura da seção para sua largura da seção. "Axial" e "axialmente" são usados no presente relatório descritivo para referência às linhas ou direções que são paralelas ao eixo de rotação do pneumático. "Talão" significa aquela parte do pneumático que compreende um elemento de tra- ção anular envolvido por cordões de lonas e moldado, com ou sem outros elementos de reforço, como cobre-talões, reforços, enchimentos, protetores de unhas e elementos antiatri- to, para encaixe no aro de projeto. "Estrutura de correia" significa pelo menos duas camadas ou lonas anulares de cordões paralelos, tecidos ou não, subjacentes à banda de rodagem, não ancorados no ta- lão, e tendo cordões inclinados em relação ao plano equatorial do pneumático. A estrutura de correia pode também incluir lonas de cordões paralelos inclinados a ângulos relativamen- te baixos, agindo como camadas limitadoras. "Pneumático oblíquo" (lona transversal) significa um pneumático no qual os cordões de reforço na lona da carcaça se estendem diagonalmente pelo pneumático, de talão em talão, a um ângulo de cerca de 25 - 65°, com relação ao plano equatorial do pneumático. Se estão presentes múltiplas lonas, os cordões das lonas se estendem a ângulos opostos em camadas alternadas. "Amortecedores" significam pelo menos duas camadas ou lonas anulares de cor- dões de reforço paralelos, tendo o mesmo ângulo com referência ao plano equatorial do pneumático que os cordões de reforço nas lonas da carcaça. Os amortecedores são usual- mente associados com os pneumáticos oblíquos. "Cabo” significa um cordão formado por torção conjunta de dois ou mais fios dobra- dos. "Carcaça" significa a estrutura do pneumático à parte da estrutura de correia, banda de rodagem, sub-banda de rodagem, e borracha do costado sobre as lonas, mas incluindo os talões. "Envoltório" significa a carcaça, a estrutura de correia, os talões, os costados e to- dos os outros componentes do pneumático, exceto a banda de rodagem e a sub-banda de rodagem, isto é, todo o pneumático. "Reforço de arame na área de talão” se refere a uma faixa estreita de cordões de tecido ou aço, localizados na área cuja função é reforçar a área de talão e estabilizar a parte radialmente mais para dentro do costado. "Circunferencial” significa linhas ou direções estendendo-se ao longo do perímetro da superfície do pneumático anular, paralelo ao Plano Equatorial (EP) e perpendicular à di- reção axial; pode também referir-se à direção dos conjuntos de curvas circulares adjacentes, cujos raios definem a curvatura axial da banda de rodagem, como visto em seção transver- sal. "Cordão” significa um dos fios de reforço, dos quais são compreendidas as estrutu- ras de reforço do pneumático. "Ângulo de cordão" significa o ângulo agudo, à esquerda ou à direita em uma vista em planta do pneumático, formado por um cordão com relação ao plano equatorial. O "ângu- lo de cordão" é medido em um pneumático vulcanizado, mas vazio. "Corda" significa aquela parte do pneumático dentro dos limites de largura da banda de rodagem do pneumático. "Denier" significa o peso em gramas de 9.000 metros (unidade para expressar a densidade linear). Dtex significa o peso em gramas por 10.000 metros. "Densidade" significa o peso por unidade de comprimento. "Elastômero" significa um material resiliente, capaz de recuperar o tamanho e a forma após deformação. "Plano equatorial (EP)" significa o plano perpendicular ao eixo de rotação do pneu- mático e passando pelo centro da sua banda de rodagem; ou o plano contendo a linha cen- tral circunferencial da banda de rodagem. "Tecido" significa uma rede de cordões estendendo-se essencialmente em uma só direção, que podem ser torcidos, e que são, por sua vez, compostos de uma pluralidade de uma multiplicidade de filamentos (que podem ser também torcidos) de um material de alto módulo. "Fibra" é uma unidade de matéria, natural ou sintética, que forma o elemento básico dos filamentos. É caracterizada por ter um comprimento de pelo menos 100 vezes o seu diâmetro ou largura. "Contagem de filamentos" significa o número de filamentos que constituem um fio.

Exemplo: o poliésterde 1.000 denier tem aproximadamente 190 filamentos. "Cobre-talão" se refere a um tecido de reforço em torno do arame do talão, para promover resistência mecânica e amarrar o arame do talão ao corpo do pneumático. "Calibre" se refere, de uma maneira geral, a uma medida, e, especialmente, a uma medida de espessura. "Aço de alta resistência a tração (HT)" significa um aço-carbono com uma resistên- cia a tração de pelo menos 3.400 MPa @ diâmetro de filamento de 0,20 mm. "Interno" significa no sentido da parte interior do pneumático, e "externo" significa no sentido da sua parte exterior. "Pano-forro interno" significa a camada ou as camadas de elastômero, ou de outro material, que formam a superfície interna de um pneumático sem câmara e que contêm o fluido de inflação dentro do pneumático. "LASE" é carga a um alongamento específico. "Lateral" significa uma direção axial. "Comprimento de disposição" significa a distância na qual um filamento ou fio torci- do se desloca, para provocar uma rotação de 360 graus em torno de outro filamento ou fio. "Alcance de carga" significa os limites da carga e da inflação para um determinado pneumático, usado em um tipo específico de uso, como definido pelas tabelas da "The Tire and Rim Association, Inc." "Aço de mega resistência a tração (MT)" significa um aço-carbono com uma resis- tência a tração de pelo menos 4.500 MPa @ diâmetro de filamento de 0,20 mm. "Carga normal" significa a pressão de inflação e a carga de projeto recomendadas pela organização de padrões adequados para a condição de uso para o pneumático. "Aço de resistência a tração normal (MT)" significa um aço-carbono com uma resis- tência a tração de pelo menos 2.800 MPa @ diâmetro de filamento de 0,20 mm. "Lona" significa uma camada reforçada com cordão de cordões dispostos radial- mente, ou, de outro modo, paralelos revestidos com borracha. "Radial" e "radialmente" são usados para significar direções no sentido, ou para longe, do eixo de rotação do pneumático. "Estrutura de lona radial" significa a uma ou mais lonas de carcaça, ou que, pelo menos, uma lona tenha cordões de reforço orientados a um ângulo entre 65° e 90° com re- lação ao plano equatorial do pneumático. "Pneumático de lona radial" significa um pneumático limitado circunferencialmente ou cintado, no qual pelo menos uma lona tem cordões, que se estendem de talão a talão e que são dispostos a ângulos de cordões entre 65 e 90°, com relação ao plano equatorial do pneumático. "Rebite" significa um espaço aberto entre os cordões em uma camada. "Altura de seção" significa a distância radial do diâmetro do aro nominal para o diâ- metro externo do pneumático, no seu plano equatorial. "Largura de seção" significa a distância linear máxima paralela ao eixo do pneumá- tico e entre a parte externa dos seus costados, quando e depois de ter sido enchido na pressão normal por 24 horas, mas sem carga, excluindo as elevações dos costados, devido às tiras de marcação, decoração ou proteção. "Costado" significa aquela parte de um pneumático entre a banda de rodagem e o talão. "Razão de rigidez" significa o valor de uma rigidez de estrutura de correia de contro- le, dividido pelo valor de outra rigidez de estrutura de correia, quando os valores são deter- minados por um teste de encurvamento de três pontos, tendo ambas as extremidades do cordão suportadas e flexionadas por uma carga centralizada entre as extremidades fixas "Aço de super resistência a tração (ST)" significa um aço-carbono com uma resis- tência a tração de pelo menos 3.650 MPa @ diâmetro de filamento de 0,20 mm. "Tenacidade" é a tração expressa como força por densidade unitária linear do corpo de prova indeformado (gm/tex ou gm/denier). Usada em têxteis. "Tração" é a tensão expressa em forças / área da seção transversal. A resistência em psi = 12.800 vezes a densidade relativa vezes a tenacidade em gramas por denier. "Protetor de unha de borracha” se refere à parte de contato com o aro elastomérica disposta circunferencialmente do pneumático, axialmente para dentro de cada talão. "Banda de rodagem" significa um componente de borracha moldado, extrudado ou moldado, que, quando ligado a um invólucro de pneumático, inclui aquela parte do pneumá- tico que entra em contato com a superfície de rodagem, quando o pneumático está normal- mente cheio e sob uma carga normal. "Largura de banda de rodagem" significa o comprimento de arco da superfície da banda de rodagem em um plano, incluindo o eixo de rotação do pneumático. "Extremidade de redobra" significa a parte de uma lona de carcaça, que gira para cima (isto é, radialmente para fora) dos talões em torno dos quais é enrolada. "Aço de ultra resistência a tração (UT)" significa um aço-carbono com uma resistên- cia a tração de pelo menos 4.000 MPa @ diâmetro de filamento de 0,20 mm. "Fio" é um termo genérico para um cordão contínuo de fibras ou filamentos têxteis. O fio ocorre nas seguintes formas: 1) várias fibras torcidas conjuntamente; 2) vários filamen- tos dispostos conjuntamente sem torção; 3) vários filamentos dispostos conjuntamente com um grau de torção; 4) um único filamento com ou sem torção (monofílamento); 5) uma tira estreita de material com ou sem torção.

RESUMO DA INVENÇÃO

Um pneumático de acordo com a presente invenção inclui uma carcaça, dois costa- dos espaçados entre si por uma distância, dois talões, uma banda de rodagem disposta ra- dialmente externamente a uma corda da carcaça, e um envoltório, interposto entre a banda de rodagem e a carcaça. O envoltório tem cordões de reforço de aço UT. Os cordões têm filamentos com diâmetros variando de 0,08 mm a 0,60 mm.

De acordo com um outro aspecto da presente invenção, os cordões de reforço de aço UT são dispostos de modo a terem 8 a 20 extremidade a cada 2,54 cm (1 polegada).

De acordo com mais um outro aspecto da presente invenção, os cordões de reforço de aço UT têm uma construção 3x4.

De acordo com ainda um outro aspecto da presente invenção, os cordões de refor- ço de aço UT têm uma construção 3x6.

De acordo com mais um outro aspecto da presente invenção, os cordões de reforço de aço UT têm uma construção 3x7.

De acordo com ainda um outro aspecto da presente invenção, os cordões de refor- ço de aço UT têm uma construção 4x7.

Outro pneumático, de acordo com a presente invenção, inclui uma carcaça, dois costados separados entre si por uma distância, dois talões, uma banda de rodagem disposta radialmente a uma corda da carcaça, e um envoltório interposto radialmente entre a banda de rodagem e a carcaça. A estrutura de correia tem cordões de reforço de aço MT. Os cor- dões têm filamentos com diâmetros variando de 0,08 a 0,60 mm.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, os cordões de reforço de aço MT têm filamentos de diâmetro de 0,10 mm.

De acordo com mais um outro aspecto da presente invenção, os cordões de reforço de aço T têm filamentos de diâmetro de 0,35 mm.

BREVE DESCRICÃQ DOS DESENHOS A Figura 1 é uma representação esquemática de uma seção transversal de uma concretização exemplificativa de um pneumático, para uso com a presente invenção. A Figura 2 é uma representação esquemática de uma seção transversal parcial de uma segunda concretização exemplificativa de um pneumático, para uso com a presente invenção. A Figura 3 é uma representação esquemática de uma seção transversal de um cor- dão de reforço exemplificativo, de acordo com a presente invenção. A Figura 4 é uma representação esquemática de uma seção transversal de outro cordão de reforço exemplificativo, de acordo com a presente invenção, A Figura 5 é uma representação esquemática de uma seção transversal de mais um outro cordão de reforço exemplificativo, de acordo com a presente invenção. A Figura 6 é uma representação esquemática de uma seção transversal de ainda um outro cordão de reforço exemplificativo, de acordo com a presente invenção. A Figura 7 é uma representação esquemática de uma seção transversal de ainda mais um outro cordão de reforço exemplificativo, de acordo com a presente invenção. A Figura 8 é uma representação esquemática de uma seção transversal de ainda um outro cordão de reforço exemplificativo, de acordo com a presente invenção. A Figura 9 é uma representação esquemática de uma seção transversal de mais um outro cordão de reforço exemplificativo, de acordo com a presente invenção. A Figura 10 é uma representação esquemática de uma seção transversal de ainda um outro cordão de reforço exemplificativo, de acordo com a presente invenção. A Figura 11 é uma representação esquemática de uma seção transversal de ainda mais um outro cordão de reforço exemplificativo, de acordo com a presente invenção. A Figura 12 é uma representação esquemática de uma seção transversal de ainda um outro cordão de reforço exemplificativo, de acordo com a presente invenção.

DESCRICÃO DETALHADA DE CONCRETIZAÇÕES EXEMPLIFICATIVAS DA

PRESENTE INVENÇÃO

Com referência às Figuras 1 & 2, as lonas 12, 14 são mostradas dentro de um pneumático exemplificativo 10, com uma carcaça radial, em que os elementos similares re- ceberam números de referência similares. O pneumático exemplificativo 10 tem uma estru- tura de carcaça de lona radial, quando os cordões da lona, ou das lonas, de reforço de car- caça 12, 14 são orientadas a ângulos na faixa de 75 a 90° com relação ao plano equatorial (EP) do pneumático exemplificativo.

Qualquer uma das camadas 12, 14 pode ser reforçada com os cordões metálicos, raiom, poliéster, náilon, ou qualquer outro reforço adequado. A lona de carcaça reforçada com cordão metálico 12 ou 14 pode ter uma camada de cordões de aço, dispostos de modo a ter de cerca de 8 a cerca de 20 extremidade a cada 2,54 cm (1 polegada) (EPI), quando medida em uma direção circunferencial do pneumático em um local tendo uma largura má- xima MW. Por exemplo, a camada de cordões de aço pode ser disposta de modo a ter de cerca de 12 a cerca de 16 extremidade a cada 2,54 cm (1 polegada) (EPI), no local tendo a largura máxima MW. Em termos de unidades métricas, os cordões de aço podem ser dis- postos para que tenham de 3 a 8 extremidade por cm (EPC), quando medidos em uma dire- ção circunferencial no local tendo a largura máxima de pneumático MW. Um alto número de extremidade por centímetro (ou polegada) pode incluir o uso de um arame de menor diâme- tro para uma determinada resistência mecânica, versus um baixo número de extremidades por centímetro (polegada), para um arame de maior diâmetro para a mesma resistência me- cânica. Também, o uso de um monofilamento de um determinado diâmetro pode requerer mais ou menos extremidades por centímetro (polegada), dependendo da resistência mecâ- nica do arame monofilamento. O pneumático 10 pode ter um par de talões anulares substancialmente inextensí- veis 16, 18, que são espaçados axialmente entre si. Cada um dos talões 16, 18 pode ser localizado em uma parte talão do pneumático 10, que tem superfícies externas, configura- das para serem complementares aos talões, e flanges retentores de um aro (não mostrado), no qual o pneumático é projetado para ser montado. As lonas 12, 14 podem ser cordões de reforço dispostos lado a lado de poliéster, aço ou outro material, e estendem-se entre os talões 16, 18 com uma parte axialmente externa da estrutura da carcaça enrolada em cada um dos talões. A estrutura de lona de carcaça da Figura 1 compreende duas lonas 12, 14 de material de reforço. Uma ou mais lonas de carcaça de qualquer material adequado podem ser empregadas.

Uma camada de um material de baixa permeabilidade 20 pode ser disposta para dentro das lonas da carcaça 12, 14, e contígua a uma câmara de enchimento, definida pelo pneumático 10 e o aro. Os costados elastoméricos 22, 24 podem ser dispostos axialmente externamente à estrutura da carcaça 12, 14. Uma estrutura de correia estendendo-se circun- ferencialmente 26 de duas camadas de correias 28, 30 (Figura 1), ou de quatro camadas de correias 28, 30, 32, 34 (Figura 2), pode incluir cordões de reforço de aço 36, como mostrado na Figura 3. A estrutura de correia 26 pode também incluir um envoltório 38, interposto radi- almente entre as correias 28, 30, 32, 34 e a banda de rodagem 15 (Figura 2). A estrutura de correia 26 das Figuras 1 & 2 pode ser caracterizada pelos cordões exemplificativos 36, tendo filamentos de aço de ultra resistência (UT) ou aço de mega resis- tência (MT) (como definidos acima), com diâmetros na faixa de 0,08 mm a 0,60 mm e com- primentos de disposição adequados. Por exemplo, o cordão 36 da Figura 3 pode ter uma construção de 3 x 2 filamentos 363. O cordão exemplificativo 36 da Figura 4 pode ter uma construção de 3 x 3 filamentos 364. O cordão exemplificativo 36 da Figura 5 pode ter uma construção de 3 x 4 filamentos 365. O cordão exemplificativo 36 da Figura 6 pode ter uma construção de 3 x 6 filamentos 366. O cordão exemplificativo 36 da Figura 7 pode ter uma construção de 3 x 7, ou 3 x 1/6, filamentos 367. O cordão exemplificativo 36 da Figura 8 po- de ter uma construção de 4 x 2 filamentos 368. O cordão exemplificativo 36 da Figura 9 po- de ter uma construção de 4 x 4 filamentos 369. O cordão exemplificativo 36 da Figura 10 pode ter uma construção de 4 x 6, ou 4 x 1/5, filamentos 3610. O cordão exemplificativo 36 da Figura 11 pode ter uma construção de 4 x 7, ou 4 x 1/6, filamentos 3611. O cordão e- xemplificativo 36 da Figura 12 pode ter uma construção de 6x, ou 1/5, filamentos 3612.

Um método exemplificativo de obtenção de resistência UT pode ser a combinação do processo, como descrito na patente U.S. 4.960.473, que é incorporada por referência na sua totalidade no presente relatório descritivo, com uma haste de carbono microligada com um ou mais dos seguintes elementos: Cr, Si, Mn, Ni, Cu, V e B. Uma construção exemplifi- cativa pode ser C - 0,88 a 1,00, Mn - 0,30 a 0,50, Si - 0,10 a 0,30, Cr - 0,10 a 0,40, V - 0 a 0,10, Cu - 0 a 0,50, Ni - 0 a 0,50, e Co - 0,20 a 0,10, com o restante sendo Fe e elementos residuais. A haste resultante pode ser então estirada a uma resistência à tração equivalente a 4.000 Mpa @ 0,20 mm.

Os filamentos exemplificativos de diâmetro de 0,30 mm a 0,35 de arame de aço UT podem ter uma resistência à ruptura do cordão de pelo menos 1.020 newtons (N), mais ou menos 5%. Uma estrutura exemplificativa pode ter dois filamentos torcidos conjuntamente, com um comprimento de disposição com esses dois filamentos torcidos a um comprimento de disposição de 16,0 mm, conjuntamente na mesma direção de torção com dois outros filamentos, que não são torcidos e são paralelos entre si, quando torcidos conjuntamente com os filamentos torcidos. Esse cordão exemplificativo, uma construção 2+2 (Figura 5), pode ser designado como 2+2 x 30 UT ou 2+2 x 35 UT. A construção 2+2 pode apresentar abertura e boa penetração de borracha, resultantes da abertura. Os 0,30 e 0,35 indicam o diâmetro do filamento em milímetros, e UT indica que o material é aço de ultra resistência.

Os exemplos mencionados acima de estruturas de cordões UT e MT podem ser conduzidos do mesmo modo que com as construções de aço HT e ST de maior calibre.

Desse modo, quando essas estruturas de cordões exemplificativos incorporam filamentos tendo um menor diâmetro do que aqueles das estruturas de cordões HT e ST, a redução resultante em material e custo do calibre, em comparação com as estruturas de cordões HT e ST, acarreta pneumáticos mais leves e mais baratos.

Além disso, para diâmetro de filamentos iguais, os cordões UT e MT têm uma maior resistência mecânica e, geralmente, uma maior vida útil sob fadiga em relação aos cordões HT e ST predecessores. Essas vantagens propiciam produtos elastoméricos, que têm me- nos material de reforço, e, desse modo, peso e custo mais baixos. Adicionalmente, a vida útil do produto pode ser aumentada com o aumento na vida útil sob fadiga desses cordões 36 e filamentos 363, 364, 365, 366, 368, 3610, 3611, 3612, como mostrado na patente U.S. 7.082.978, que é incorporada por referência na sua totalidade no presente relatório descriti- vo.

Um parâmetro, que pode ser variado em um compósito reforçado de elastômero é a contagem de extremidades em extremidades por 2,54 cm (polegada), isto é, o número de cordões por unidade de comprimento na direção lateral para a direção na qual o elastômero está sendo reforçado. A maior resistência mecânica das amostras UT e MT pode propiciar uma redução em EPI, para obtenção de resistência mecânica comparável. Alternativamente, o diâmetro do cordão pode ser reduzido e a contagem de extremidades mantida ou aumen- tada para obtenção de uma resistência mecânica comparável. Ainda mais, um rebite mínimo de 0,46 mm (0,018”) pode ser mantido para proporcionar uma penetração adequada de e- lastômeros entre os cordões embutidos. A penetração pode ser ainda melhorada por cons- truções de cordões de menor diâmetro e mais simples (menos filamentos em um cordão), obteníveis pelos filamentos de aço UT e MT.

As construções UT ou MT, tais como aquelas das Figuras 3-12, com diâmetros, por exemplo, de 0,10 mm, proporcionam uma alternativa mais leve e mais barata para as construções de correias de pneumáticos leves. Ainda mais, os menores peso e custo pro- porcionam uma processabilidade (calandragem) na fábrica igual ou melhor, bem como um desempenho do pneumático melhor do que aquele das construções convencionais. Tam- bém, o comportamento bimodular das construções das Figuras 3-12 (isto é, um platô inicial da curva de tração - deformação) proporciona uniformidade aperfeiçoada de correias tendo essas construções, bem como o aperfeiçoamento da impressão do desenho de rodagem e do desempenho de durabilidade.

Adicional mente, a substituição por um envoltório reforçado com fibra orgânica do envoltório reforçado com aço tendo estruturas, tais como, por exemplo, as estruturas descri- tas acima (Figuras 3 - 12), proporciona vantagens significativas. Os cordões de reforço do envoltório 38 podem ser torcidos a um alto nível de comprimento de disposição, para au- mentar o alongamento do arame em falha, aumentando, desse modo, a área sob a curva de tração / deformação para uma maior tenacidade. Alternativamente, os cordões de reforço do envoltório 38 podem ser filamentos torcidos únicos ou múltiplos, moldados em onda (em forma corrugada plana), para permitir que o pneumático cru encha o molde durante a mol- dagem.

Esse envoltório 38 pode proporcionar as seguintes vantagens: reduzir a resistência ao rolamento do pneumático (isto é, o aço não ter uma resposta viscoelástica); estabilizar as características geométricas da impressão do desenho de rodagem, devido à fabricação e â mofdagem, nenhuma resposta de alívio de tensões / fluência para deformação ou carga; reduzir o custo total do pneumático; e o peso do pneumático não deve ser afetado adversa- mente pois o peso do aço necessário para satisfazer a rigidez necessária é muito menor do que a quantidade de fibras orgânicas.

Como mencionado acima, um envoltório 38 e cordões de aço UT ou MT 36, de a- cordo com a presente invenção, produz um excelente desempenho de fadiga em um pneu- mático 10, bem como permite o uso de menos material no envoltório e em outras partes do pneumático 10. Também, a resistência ao rolamento, a geometria da impressão do desenho de rodagem e o desgaste podem ser aperfeiçoados. Essa estrutura 38 melhora, desse mo- do, o desempenho do pneumático 10, ainda que as complexidades da estrutura e o compor- tamento do pneumático sejam tais que nenhuma teoria completa e satisfatória foi proposta.

Temple, Mechanics of Pneumática Tires (2005). Ainda que os fundamentos da teoria clássi- ca de compósitos seja facilmente observada na mecânica de pneumáticos, a complexidade adicional introduzida pelos muitos componentes estruturais dos pneumáticos complica so- bremaneira o problema de previsão do desempenho do pneumático. Mayni, Composite Ef- fects on Tire Mechanics (2005). Adicionalmente, em virtude dos comportamentos não linea- res do tempo, da frequência e da temperatura dos polímeros e da borracha, o projeto analí- tico de pneumáticos é um dos desafios de engenharia mais desafiadores e não considera- dos adequadamente atualmente na indústria.

Um pneumático tem certos elementos estruturais essenciais. O Departamento de Transportes dos Estados Unidos, Mechanics of Pneumatic Tires, páginas 207 - 208 (1981).

Um importante elemento estrutural é o envoltório, constituído tipicamente de muitos cordões orgânicos embutidos em, e ligados a, uma matriz de material polimérico de baixo módulo, usualmente, borracha natural ou sintética. Jd. nas páginas 207 a 208.

Os cordões são dispostos tipicamente como uma camada única. ]d na página 208.

Os fabricantes de pneumáticos em todo tipo de indústria não podem concordar ou prever o efeito de diferentes torções de cordões do envoltório nas características de ruído, manejo, durabilidade, conforto, etc. em pneumáticos, Mechanics of Pneumatic Tires, páginas 80 a 85.

Essas complexidades são demonstradas pela tabela abaixo das inter-relações entre o desempenho do pneumático e os seus componentes.

Como pode-se notar, as características dos cordões do envoltório afetam os outros componentes de um pneumático (isto é, o envoltório afeta o enchimento, a lona da carcaça, a correia, a banda de rodagem, etc.), provocando o inter-relacionamento e a interação de vários componentes de um tal modo que afeta um grupo de propriedades funcionais (ruído, manejo, durabilidade, conforto, alta velocidade e massa), resultando em um compósito com- pletamente imprevisível e complexo. Desse modo, a alteração mesmo de um componente pode acarretar diretamente o aperfeiçoamento ou a degradação de tantas quantas as dez características funcionais, bem como na alteração da interação entre esse um componente e tantos quantos seis outros componentes estruturais. Cada uma dessas seis interações pode aperfeiçoar ou degradar, desse modo, indiretamente aquelas dez características fun- cionais. Se cada uma dessas características funcionais for aperfeiçoada, degradada ou não afetada, e de que forma, vai ser, certamente, imprevisível, sem a experimentação e o teste conduzidos pelos inventores.

Desse modo, por exemplo, quando a estrutura (isto é, a torção, a construção dos cordões, etc.) do envoltório de um pneumático for modificada com a intenção de aperfeiçoar uma propriedade funcional do pneumático, qualquer número de outras propriedades funcio- nais pode ser degradado inaceitavelmente. Além do mais, a interação entre o envoltório e o enchimento, a lona da carcaça, a correia (ou amortecedor), e a banda de rodagem pode também afetar inaceitavelmente as propriedades funcionais do pneumático. Uma modifica- ção do envoltório pode não apenas aperfeiçoar qualquer única propriedade funcional por causa dessas inter-relações complexas.

Desse modo, como mencionado acima, a complexidade das inter-relações dos múl- tiplos componentes gera o resultado efetivo da modificação de um envoltório 38, de acordo com a presente invenção, impossível de prever ou prognosticar dos possíveis resultados infinitos. Apenas por meio de uma experimentação extensiva o envoltório 38 e os cordões 363, 364, 365, 366, 367, 368, 369, 3610, 3611, 3612 da presente invenção foram revelados como uma opção excelente, inesperada e imprevisível para um pneumático. A linguagem descritiva prévia é do melhor modo ou dos melhores modos atualmen- te considerados de condução da presente invenção. Essa descrição é feita com a finalidade de ilustrar um exemplo dos princípios gerais da presente invenção e não deve ser interpre- tada como limitante dela. O âmbito da invenção é melhor determinado por referência às rei- vindicações em anexo. Os números de referência ilustrados nos desenhos esquemáticos são idênticos àqueles referidos no relatório descritivo, Para fins deste pedido de patente, os vários exemplos ilustrados nas figuras usam um mesmo número de referência para compo- nentes similares. As estruturas exemplificativas podem empregar componentes similares com variações em localização ou quantidade, ocasionando, desse modo, construções alter- nativas de acordo com a presente invenção.

Claims (10)

1. Pneumático, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma carcaça; dois costados espaçados entre si por uma distância; dois talões; uma banda de rodagem disposta radialmente externamente a uma corda da carca- ça; e um envoltório, interposto entre a banda de rodagem e a carcaça, o envoltório tendo cordões de reforço de aço UT, os cordões tendo filamentos com diâmetros variando de 0,08 mm a 0,60 mm.

2. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os cordões de reforço de aço UT são dispostos para que tenham de 8 a 20 extremidade a cada 2,54 cm (1 polegada).

3. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os cordões de reforço de aço UT têm uma construção 3x4.

4. Pneumático, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que os cordões de reforço de aço UT têm filamentos de diâmetro de 0,10 mm.

5. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os cordões de reforço de aço UT têm uma construção 3x6.

6. Pneumático, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que os cordões de reforço de aço UT têm filamentos de diâmetro de 0,10 mm.

7. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os cordões de reforço de aço UT têm uma construção 3x7.

8. Pneumático, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que os cordões de reforço de aço UT têm filamentos de diâmetro de 0,10 mm.

9. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os cordões de reforço de aço UT têm uma construção 4x7.

10. Pneumático, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma carcaça; dois costados espaçados entre si por uma distância; dois talões; uma banda de rodagem disposta radialmente externamente a uma corda da carca- ça; e uma estrutura de correia interposta radialmente entre a banda de rodagem e a car- caça, a estrutura de correia tendo cordões de reforço de aço MT, os cordões tendo filamen- tos com diâmetros variando de 0,08 mm a 0,21 mm.