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Chambre à air increvable pour pneu.
Cette invention est relative aux chambres à air increvables pour pneus et à la fabrication de ces chambres à. air, et un de ses buts est de procurer une chambre à air de ce genre qui soit de nature telle qu'il ne s'y produise pas de fuite lorsqu'elle est traversée par une balle d'arme à feu; aussi convient-elle pour les bandages pneumatiques d'automo- biles blindées et autres unités militaires mobiles.
Un autre but de l'invention est de procurer une chambre à air increvable pour pneus, dont l'extension en ser- vice soit moindre que jusqu'à présent.
On a déjà proposé différents systèmes de chambres à air increvables, dont l'un utilise une composition plastique obturatrice qui est destinée à fluer automatiquement dans les
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perforations et à les obturer aussitôt qu'elles se produisent.
Une des chambres à air proposées de ce genre est doublée,, sur la surface intérieure de sa chape, d'une couche de matière plastique, mais elle a donné lieu à des difficultés pour plu- sieurs raisons. Par exemple, la composition obturatrice doit être de nature à exercer correctement son action à destempé- ratures très variables, par exemple elle doit être suffisam- ment molle ou plastique pour fluer par temps froid, mais ne doit pas être trop molle ou plastique par temps chaud. Cette con- dition complique beaucoup la question du choix des ingrédients de composition de la matière. Si la matière devient très molle par temps chaud, comme cela arrive habituellement, elle est rejetée par la force centrifuge vers le dessus ou la circonfé- rence extérieure de la chambre à air, d'où résulte une distri- bution inégale de la composition obturatrice.
Il a été trouvé que dans les chambres à air em- ployées actuellement les grandes perforations ou crevaisons ne se ressoudent pas toujours du fait, croît-on, que la compo- sition obturatrice plastique est enfermée par des parois de caoutchouc complètement vulcanisées relativement fermes. Lors- que ces parois sont percées par un objet perforant, par exem- ple un clou ou une balle, elles se fendent ou se déchirent parfois, ce qui produit une crevasse plus grande que la périphé- rie de la section transversale de l'objet perforant. Ceci est vrai tant pour la paroi extérieure que pour la paroi intérieure de la chambre à air et est aussi vrai quand l'objet perforant perce la chambre à air de l'intérieur à l'extérieur comme dans le cas d'une balle traversant la chambre à air de part en part.
En outre, la surface des bords de la perforation produit dans le caoutchouc relativement ferme sont des surfaces dures et lisses auxquelles la matière plastique n'adhère point, d'où il résulte qu'elle continue à fluer à travers la perforation jusqu'à ce que la surface entourant immédiatement la perfora-
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tion se trouve dégarnie de matière plastique obturatrice, ce qui provoque une fuite dans la chambre à air.
Conformément à la présente invention, pour -écarter ces dernières objections et d'autres, et pour procurer une chambre à air apte à l'auto-obturation de grandes et de peti- tes perforations dans n'importe quelle de ses parties, on constitue une chambre à air pour pneus au moyen de plusieurs couches de caoutchouc ou de compose de caoutchouc, chacune de ces couches formant un tube annulaire et étant concentrique à toutes les autres couches. Toutes ces couches sont combinées en un ensemble homogène pour constituer un seul tube destine à servir de chambre à air pour bandages pneumatiques. La couche extérieure de la chambre à air est faite en toute matière or- dinaire pour chambres à air, complètement vulcanisée, et im- médiatement en-dessous de cette couche vient une couche de no- table épaisseur, faite en caoutchouc partiellement vulcanise.
Immédiatement en-dessous de cette couche partiellement vulca- nisée se trouve une couche de caoutchouc plastique visqueux non-vulcanisé enfermé dans un grand nombre de compartiments distincts dont les parois sont faites en caoutchouc vulcanisé.
En-dessous de cette couche vient une couche analogue, différant de la première couche à compartiments en ce que le caoutchouc contenu dans les,compartiments est partiellement vulcanisé.
Suit, pour former la couche intérieure de la chambre à air, une couche de caoutchouc non-vulcanisé qui s'amollit et devient extrêmement poisseux sous l'effet de la chaleur due à la flexion que la couche subit en service.
Les buts, caractéristiques et avantages de l'inven- tion, tant ceux décrits ci-dessus que d'autres, seront claire- ment compris à l'aide de la description suivante en se repor- tant aux dessins annexés, dans lesquels:
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Fig. 1 est une vue de côté fragmentaire, partie en coupe avec arrachement, d'une chambre à air constituant un exemple d'exécution de l'invention;
Fig. 2 est une coupe transversale verticale, à plus grande échelle, de la chambre à air représentée sur la Fig. 1;
Figs. 3 et 4 sont des coupes verticales transversales montrant comment les cellules recouvertes de caoutchouc, conjoin- tement avec la couche intérieure de la chambre à air, peuvent être constituées de deux bandes obturatrices prêtes à être réunies bord à bord pour être appliquées sur la paroi de la chambre à air ;
et
Fig. 5 est une coupe transversale de l'ensemble des couches de la chambre à air placé sur un tambour de façonnage, et elle illustre une manière d'appliquer les couches sur la paroi de la chambre à air.
En se référant aux Figs. 1 et 2 des dessins annexés, on voit que la chambre à air perfectionnée est constituée par un corps toroldal A en caoutchouc vulcanisé oomportant des parois de chape, de base et de flanc de forte .épaisseur for- mées par une combinaison de couches de caoutchouc torotdales l, 2, 3, 4 et 5. La couche extérieure 1 consiste en caoutchouc complètement vulcanisé et il a été constaté que toute matière convenant pour des chambres à air de pneus de camions est sa- tisfaisante pour cette couche et que son épaisseur est de pré- férence sensiblement la même que celle employée couramment pour les dimensions correspondantes de chambres à air ordinaires pour pneus d'automobiles ou de camions.
En dedans de la couche 1, contre elle, se trouve la couche 2. La couche 2 a une assez grande épaisseur et con- siste en caoutchouc partiellement vulcanisé composé de manière à conserver sa nature poisseuse, mais suffisamment consistant pour résister à un fluage ou à un glissement pendant que la --
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chambre à air est en service. Un tel composé peut être produit de diverses manières, comme il est bien connu des spécialistes du métier.
Bien que cette couche 2 soit partiellement vulcanisée., elle est relaitvement molle, de sorte que lorsqu'un objet per- forant la traverse, aucune fissure ou déchirure ne s'y forme et les bords de la crevaison, immédiatement après que celle-ci s'ouvre, ont la nature poisseuse caractéristique du caoutchouc partiellement vulcanisé, si bien que les bords de la crevaison tendent à se souder entre eux de manière à couper la fuite d'air de la chambre à air.
Toutefois, il a été constaté que 1'efficacité d'une obturation par un composé de cette nature n'est guère suffisamment sûre en elle-même pour qu'on puisse s'y fier pour une chambre à air increvable pour l'usage prati- que, mais on a déoouvert qu'une couche d'un composé comme celui qui vient d'être décrit, savoir d'un composé qui ne se fissure ni ne se déchire lorsqu'il est perforé et qui conserve une nature poisseuse, bien qu'il résiste au fluage et au glisse- ment en service, constitue un dispositif qui, combiné à une matière plastique visqueuse, accroît l'efficacité de l'obtu- ration due à cette matière au point que lorsqu'on la prévoit dans une chambre à air conforme à l'inventiôn,
des balles de mitrailleuse du calibre 50 et 30 et des balles de revolver du calibre 38 et 45 tirées de part en part à travers une chambre à air fabriquée conformément à l'invention et montée dans un pneu, ne provoquent aucune fuite de la chambre à air.
Du côté intérieur. de la couche 2., contre elle, se trouve la couche 3. Cette couche 3 est constituée par un grand nombre de cellules 6 disposées circonférentiellement et rem- plies d'une composition obturatrice visqueuse molle ou plasti- que 7. De préférences cette composition consiste elle aussi en caoutchouc, mais elle est composée de façon à ne pas se prêter à la vulcanisation et à rester ainsi à l'état plastique après
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que les parties en caoutchouc vulcanisable de la chambre à air sont complètement vulcanisées, et à conserver sa plasti- cité dans toutes les conditions d'utilisation. Les parois 8 des cellules consistent en caoutchouc relativement mince com- plètement vulcanisé et elles sont conformées et réunies en une couche cellulaire composée 3 de la manière décrite ci- après.
La composition plastique 7 est extrêmement adhésive, et prise en toute quantité, par exemple en une couche de 6 mm d'épaisseur et non enfermée, elle change de position et flue lentement. Lorsqu'elle est enfermée dans une cellule d'une chambre à air, conformément à l'invention, le mouvement dont est animée la chambre à air provoque dans les cellules des remous qui échauffent et ramollissent davantage la matière plastique, si bien qu'au cas où une balle, un clou ou un autre objet perforant crève les parois d'une cellule ou d'un com- partiment contanant la composition plastique, celle-ci flue immédiatement dans le trou en adhérant aux surfaces des bords de la crevaison, de sorte que le trou est obturé ou rempli, ou bien les bords de la crevaison se soudent grâce à la pré- sence de la dite composition plastique 7.
En dedans de la couche 3, contre elle, se trouve la couche 4. Cette couche comprend un grand nombre de cellules 9 disposées ciroonférentiellement et remplies d'une composition relativement molle 10. De préférence, cette composition con- siste elle aussi en caoutchouc, mais elle est composée de façon à se vulcaniser partiellement et à rester ainsi molle et con- server sa nature poisseuse à un notable degré. Les parois 11 des cellules 9 sont faites en caoutchouc vulcanisé relativement mince et elles sont conformées et réunies en une couche cellu- laire composée 4 de la manière décrite ci-après.
La composition partiellement vulcanisée 10 est relativement molle, de sorte que lorsqu'elle s'échauffe en service elle est à la limite de
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fluage et de glissement, et étant donné que le degré de mol- lesse des composes de caoutchouc varie dans les conditions or- dinaires., on a trouvé que la structure cellulaire est la plus satisfaisante pour la couche 4, bien qu'on puisse éventuelle- ment omettre la structure multicellulaire de cette couche et obtenir de bons résultats. Toutefois, la structure multicellu- laire permet d'obtenir une chambre à air plus efficacement increvable.
On voit que, comme dans le cas de la couche .3, lorsqu'un objet perforant traverse la couche 4, il n'en ré- sulte aucune fissure ou déchirure dans cette couche, vu qu'elle est molle et oppose peu de résistance. En outre, les bords de la crevaison tendent à adhérer entre eux de manière à couper toute fuite d'air de la chambre à air. On voit aussi que l'ob- jet perforant passant à travers la matière plastique visqueuse et molle 7 entraîne un peu de cette composition extrêmement adhésive dans la crevaison de la couche 4 où elle s'attache à la surface des bords de la crevaison, de sorte que le trou s'obture ou les bords se soudent entre eux, de manière à em- pêcher l'air de s'échapper de la chambre à air.
Il faut noter qu'il importe d'obtenir une obturation aussi près que possible de la face intérieure de la chambre à air, de manière que la pression d'air intérieur ou pression de gonflement régnant dans la chambre à air pousse fermement les unes contre les autres toutes les parties de la chambre à air situées à l'ex- térieur du point d'obturation, et dans ce cas la matière pois- seuse de la chambre à air s'unit fermement de manière à ob- turer en permanence la perforation. C'est pour cette raison que la couche 4 est relativement épaisse.
Du côté intérieur de la couche 4, contre elle, se trouve la couche 5. Elle a de préférence une notable :épaisseur et consiste en caoutchouc non-vulcanisé. On préfère employer pour cette couche, bien que cela ne soit pas absolument né-
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oessaire, du caoutchouc pur déchiqueté et calandré en feuilles d'une épaisseur et d'une largeur voulues. Alors que la chambre à air reste inemployée, ce caoutchouc de la couche 5 n'est que légèrement poisseux, mais lorsque la chambre à air est en service, il devient extrêmement poisseux et très mou, de sorte qu'un objet perforant, ayant crevé une chambre à air en service, entraîne un peu de caoutchouc adhésif de la couche 5 dans la crevaison lorsqu'on le retire.
Ou bien, dans le cas où l'objet traverse de part en part les deux parois de la chambre à air, ainsi que le fait d'ordinaire une balle, l'objet entrai- ne une partie de la couche 5 dans la crevaison quand il entre dans la paroi de la chambre à air de l'intérieur. Etant donné que la composition de cette couche devient extrêmement molle sous l'effet de la chaleur engendrée dans la chambre à air en service et qu'elle n'est pas retenue dans des compartiments distincts, elle flue autour et à la périphérie de la surface intérieure de la chambre à air où elle décelé et obture les crevaisons, dont les bords peuvent se serrer l'un contre l'autre quand la chambre à air fléchit en service.
On a prévu la couche de composé de caoutchouc mou partiellement vulcanisé 10 pour accroître l'efficacité des qualités obturantes de la couche intérieure 5, ayant constaté que la composition de la couche intérieure adhère à un composé partiellement vulcanisé, comme celui employé pour la couche 4, plus tenacement qu'à un composé complètement vulcanisé.
Pour fabriquer la chambre à air on emploie le pro- cédé suivant:
La chambre à air est une chambre façonnée sur tam- bour, dont on prépare séparément les différentes couches pour les assembler entre elles sur un tambour de façonnage. Les couches 1, 2 et 5 sont oalandrées à la largeur et à l'épais- seur voulues par des procédés de calandrage habituels.
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Un procédé connu pour produire les cellules recouver- tes de caoutchouc des couches 3 et 4 consiste à filer la compo- sition hermétique plastique sous forme d'un boudin flexible que l'on découpe en tronçons de longueur appropriée, et on enroule autour de ce boudin un morceau de ruban de gomme.
Puis on dispose ces cellules côte à côte dans un plateau avant de les réunir en une bande obturatrice constitutive de la chambre à air.
Pour commencer l'assemblage de la chambre à air, on place d'abord la couche 1 sur le pourtour d'un tambour de façonnage approprié 20, comme cela se fait d'ordinaire pour bâtir des chambres à air façonnées sur tambour. On forme ensuite, de préférence, la couche 3 que l'on constitue de deux bandes distinctes égales 21, représentée sur la Fig. 3, et 22 représentée sur la Fig. 4. Ces couches sont très in- commodes à manier en raison de leur poids, et comme le compo- sé de la couahe 2 est mou et extrêmement poisseux avant sa vulcanisation partielle, on préfère calandrer cette couche 2 en deux bandes 24 et 25.
La largeur de la bande 24 correspond à la largeur de la face large de la bande 21 et la largeur de la bande 25 correspond à la largeur de la face étroite de la bande 22. On place la bande 24 sur une table et on lui superpose la bande 21 avec sa face large en dessous, en prenant soin de maintenir en ligne les bords des deux bandes.
Puis on place la bande 25 sur une table et on lui superpose la bande 22 avec sa face étroite en-dessous, en prenant soin de maintenir en ligne les bords des deux bandes.
Ensuite, pour combiner ces bandes distinctes en une seule bande qui constitue les couches 2 et 3 de la chambre à air achevée, on applique le bord oblique 12 de la bande repré- sentée sur la Fig. 4 sur le bord oblique b', représenté sur
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la Fig. 3, sur toute sa longueur. Comme on le comprend, ces bords b et b' sont collants, ou sont rendus collants par l'emploi d'une dissolution de caoutchouc, et ils adhèrent l'un à l'autre. En joignant les bords, on prend soin-également de joindre les bords c. et c' des bandes 24 et 25 en un joint plat solide.
On voit que les couches 2 et 3 sont alors réunies et qu'on peut les superposer commodément à la couche 1 sur le tambour de façonnage, ce qui se fait de la manière usuelle, en plaçant la couche 2 contre la couche 1. Toutefois étant donne .que les parois de la chambre à air complètement assemblées sur le tambour 20 seraient trop lourdes et qu'il serait ainsi trop incommode de réunir entre eux les bords assemblés, en vue de former la chambre à air, on dispose deux bandes de toile fine h et h' sur la bande 1, en laissant non couverts environ 5 centimètres de la couche 1 au milieu ou entre les bords intérieurs de la toile fine. Puis on pique ou on presse autrement ensemble, fermement, les deux bandes 1 et 2, pour produire une liaison durable.
En examinant la Fig. 5, on voit que les bords des couches 1, 2 et 3 sont en ligne d'un c8té du tambour et que les bords des couches 2 et 3 sont en ligne de l'autre coté, mais que le bord de la couche 1 dépasse les bords des couches 2 et 3 de cet autre côté. Ensuite, on dispose des bandes de toile fine 1, et i' sur la couche 3 de la même manière qu'on a disposé les bandes h et h' sur la couche 1. Puis on applique sur l'en- semble la couche 4. On forme et on assemble cette couche de manière analogue à la couche 3, excepté qu'on n'unit pas la couche 4 à d'autres couches de la chambre à air avant de l'assembler sur le tambour.
En disposant la couche 4, on prend soin de la placer de manière que la surface de son bord oblique soit alignée sur la surface oblique de la couche 3, et il est à noter, en se reportant à nouveau à la Fig. 5, que la couche 4 est plus étroite que la couche 3. Puis on applique la couche intérieure 5 en la plaçant sur la couche 4, le bord de la couche
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5 étant recule d'environ 0,8 millimètre du bord aligné de la couche 4 et l'autre bord venant à ras de l'autre bord de cette couche 4, Les couches 4 et 5 sont laminées ou autrement serrées ensemble fermement.
On réunit ensuite les bords des différentes couches pour constituer un corps annulaire, la première opération con- sistant à réunir les bords longitudinaux des couches 5 et 4 en prenant soin, en même temps, de veiller à ce que le bord de chaque couche s'unisse au bord opposé de la même couche. On voit que grâce à la Présence des bandes de toile fine 1 et i' on peut soulever les bords des couches 5 et 4 de la couche immédiatement sous-jacente placée sur le tambour 20. On réunit et on pique ensemble ces bords dans tous les cas, de la manière bien connue dans l'industrie du caoutchouc, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de décrire l'opération en détail.
On enlève évidemment les bandes de toile fine 1 et i', après quoi on relève les bords longitudinaux des couches 3 et 2 et on les tend autour des couches 4 et 5 pour réunir les bords des couches 3 et 2 sensiblement comme on a réuni les bords des couches 4 et 5, ainsi qu'on le comprend facilement en se reportant à la Fig. 5. Parce que les couches 2 et 3 sont plus larges que les couches 4 et 5, il y a suffisamment de largeur pour recouvrir les deux couches intérieures. Puis on enlève les bandes de toile fine h et h', on tend la couche extérieure
1 autour des couches intérieures et on en réunit les bords comme on l'a fait pour les couches intérieures. Toutefois, la couche extérieure a une largeur qui procure un notable recouvrement, au lieu que les autres couches sont réunies par des joints sensiblement en about.
Puis, dans l'assemblage ainsi bâti, on place une soupape de chambre à air de toute manière et dans toute posi- tion voulues, après quoi l'assemblage est prêt pour la vulcani-
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sation dans un moule pour chambres à air ou par tout autre procédé de vulcanisation satisfaisant. Pendant l'opération de vulcanisation, les couvertures des différentes cellules de- viennent une partie homogène des parois de la chambre à air et délimitent les cellules circonférentielles dans lesquelles sont enfermées les compositions obturatrices plastiques 7 et 10.
On a découvert qu'une légère extension ou=étirement de la paroi d'une chambre à air increvable en compromet sé- rieusement l'efficacité d'obturation, et bien que ce défaut pût ne pas être grave quand on ne se proposait de combattre que des crevaisons habituelles provenant de clous et objets analogues, les chambres à air connues jusqu'à présent étaient totalement inefficaces pour obturer des perforations comme celles produites par le tir d'une mitrailleuse, et en consé- quence, conformément à la présente invention, on vulcanise les chambres à air avec une circonférence longitudinale de chape et une circonférence de section transversale aussi grandes que les dimensions intérieures correspondantes du pneu monté dans lequel on veut les employer, afin que les chambres à air soient exemptes d'extension en service.
En service, quand une chambre à air conforme à la présente invention est crevée, par exemple par une balle tra- versant les deux parois de la chambre à air, la couche exté- rieure 1 est percée la première. Il est nécessaire que cette couche 1 soit faite en une matière de bonne qualité pour cham- bres à air, comme celle employée couramment, afin qu'en service elle exerce son action de manière satisfaisante. Ceci signifie une matière pour chambres à air complètement vulcanisée rela- tivement dure qui se fend ou se déchire lorsqu'elle est tra- versée par une balle.
Ensuite, la couche 2 est percée, mais comme elle est relativement molle et intercalée entre les couches 1 et 3 de la chambre à air, elle ne se fend et ne se déchire pas, le trou ,étant seulement suffisamment grand pour
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permettre à l'objet perforant de le traverser, et il s'ensuit en pratique que la crevaison est souvent extrêmement petite en comparaison de l'objet qui l'a produite. Comme on l'a spéci- fié ci-dessus, les surfaces des bords de cette couche 2 sont poisseuses et tendent à obturer la crevaison.
Toutefois, la couche 3 est percée ensuite, de sorte qu'il se forme un trou ouvrant dans une cellule ou compartiment 6 et permettant au composé visqueux 7 de fluer dans la crevaison de la couche 2., et étant donné que cette crevaison est relativement petite en comparaison du calibre de la balle ou autre objet perforant, il faut une quantité minimum de la composition 7 pour remplir cette crevaison ou pour se répandre sur les surfaces des bords de la crevaison.
Ceci est important car le débit de composition
7 est nécessairement limité et, par ailleurs, plus faible est le volume de composition 7 qu'on peut employer pour une chambre à air fonctionnant correctement, plus économique est la chambre à air et les nombreux problèmes posés par l'utilisation de chambres à air de forte épaisseur sont simplifias. Etant donne que la composition de la couche 2 est poisseuse, notamment aux surfaces des bords d'une crevaison fraîchement produite, la composition visqueuse adhère fermement aux cotes de la crevaison.
D'ordinaire, un peu de la composition 7 passe à travers la couche 2 dans la crevaison de la couche 1, mais vu que les surfaces des bords de la crevaison de la couche 1 sont d'ordinaire relativement dures et lisses, et vu que la crevaison de la couche 1 est souvent un trou fendu ou déchire de grandeur considérable, on ne peut compter entièrement sur la composition 7 pour obturer complètement les bords de la crevaison de la couche comme d'autre part la crevaison de la couche 1 est souvent plus grande que celle de la couche 2, on ne peut se fier à ce que la crevaison de la couche 1 se remplis-
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se ou se bouche.
Toutefois, la composition visqueuse 7, quand c'est une composition de caoutchouc, est de nature fluante, de sorte que des parties de cette matière s'attachent aux bords de la crevaison de la couche 2 et font saillie dans la cre- vaison de la couche 1 où. elles tendent à adhérer aux sur- faces du bord de la crevaison de la couohe 1 de manière à accroître l'efficacité de la composition obturatrice 7.
Ensuite, la couche 4 est percée, et comme ses cellu- les sont remplies d'une composition poisseuse relativement molle, la balle ou autre objet perforant laisse une crevaison qui est petite en comparaison de l'objet perforant. Comme spé- cifié ci-dessus, la composition 10 de cette couche est rela- tivement poisseuse et tend à obturer la crevaison contre des fuites d'air. En ce faisant, elle diminue la grandeur de la crevaison et si elle ne l'obture pas complètement, elle diminue cependant efficacement la grandeur du trou à travers lequel doit fuir l'air contenu dans la chambre à air; elle diminue à l'avenant le volume et l'afflux d'air à travers ou dans la couche 3, ce qui donne à la composition visqueuse molle 7 de la couche 3 plus de chances de fluer sur la crevaison et d'obturer le trou ou la crevaison de la cellule 6 de la couche 3.
Un autre résultat procuré par la couche 4 est que, si le pneu roule au moment où la chambre à air subit une crevaison, la flexion des couches de la chambre à air a pour effet de serrer l'un contre l'autre les bords de la crevaison de la couche 4, parfois guère durablement, mais pendant un laps de temps suffisamment long pour que la pression d'air inté- rieure de la chambre à air oblige les parois de la crevaison des couches 3, 2 et 1 à se serrer fermement l'une sur l'autre, d'où il résulte que la crevaison se soude de façon permanente soit en raison de la nature poisseuse du composé de la matière de la couche ou du fait que la composition 7 a flué dans la
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crevaison de manière à créer les conditions nécessaires pour fermer la crevaison quand les parois de la crevaison sont ser- rées l'une contre l'autre.
Quand la balle ou autre objet passe à travers la couche 3 dans la couche 4, elle entraîne habituellement une partie de la composition plastique 7 de la couche 3 dans la crevaison produite dans la couche 4, et étant donné que la couche 4 contient une composition relativement poisseuse, la composition 7 adhère aux parois de la crevaison de la couche 4 plus efficacement que si l'on employait pour la couche 4 un composé pour chambres à air ordinaire. Evidemment, la présence de la composition 7 dans la crevaison de la couche 4 crée un état idéal pour l'obturation et pour l'obtention de tous les avantages exposés au paragraphe précédent. Il est clair que cette obturation "interne" ou "profonde" de la chambre à air constitue une caractéristique importante de l'invention.
Ensuite la couche 5 est percée par la balle ou autre objet perforant. Cette couche devient extrêmement molle quand elle est chaude, ce qui est le cas après que la chambre à air aroulé quelques kilomètres. La force centrifuge rejette un peu d'excédent de matière de cette couche vers la partie périphé- rique ou chape de la chambre à air, mais comme le caoutchouc de cette couche 5 est un caoutchouc non-vulcanisé sensiblement pur, il est si tenace qu'une notable épaisseur de ce caoutchouc résiste à la force centrifuge et adhère à la paroi intérieure de la chambre à air.
Quand la chambre à air vient au repos, comme il advient lorsque le véhicule sur lequel elle est uti- lisée s'arrête, le caoutchouc constituant la couche 5 glisse et tend à fluer de haut en bas sur la surface intérieure de la chambre à air, mais lorsque la chambre à air est à nouveau en mouvement ce caoutchouc est à nouveau rejeté vers la partie périphérique ou chape de la chambre à air. On voit ainsi qu'il
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flue sur l'orifice de toute crevaison de la couche intérieure 5 et la bouche ou l'obture, et que de ce fait on obtient, ne fût-ce que momentanément, les avantages d'une obturation "pro- fonde" ou "interne".
Quand une balle ou autre objet traverse la paroi du corps toroïdal 1 de l'intérieur vers l'extérieur, l'obturation s'effectue presque de la même manière que dans la crevaison qui a été produite de l'extérieur vers l'intérieur. Toutefois, la composition de la couche 5 est entraînée dans la crevaison de la couche 4, et la composition visqueuse 7 de la couche 3 est entraînée dans la crevaison de la couche 2 et de la couche 1, où l'obturation s'ensuit d'une manière analogue à celle décrite ci-dessus. Dans le cas d'une balle sortant d'une chambre à air, celle-ci est sérieusement fendue ou déchirée. Souvent, la balle se renverse et se met en travers pour traverser la paroi de la chambre à air, de sorte qu'elle produit une grande déchirure, et avec les chambres à air connues jusqu'à présent pareilles crevaisons ne s'obtureraient guère.
Il a été constaté que la chambre à air fabriquée conformément à la présente in- vention assure l'obturation d'aussi grandes crevaisons, pro- duites par des balles du calibre indiqué.
Il est clair que l'invention procure une chambre à air perfectionnée dont l'efficacité d'obturation est supé- rieure à celle des chambres à air increvables connues jusqu'ici.
La combinaison d'éléments d'obturation peut être appliquée tant aux chambres à air bâties sur tambour qu'à celles bâties sur barre, ainsi qu'aux chambres à air bâties d'autre façon, et la disposition est de nature à conduire à une fabrication écono- mique.
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Puncture-proof inner tube for tires.
This invention relates to puncture-proof inner tubes for tires and to the manufacture of such inner tubes. air, and one of its objects is to provide such an inner tube which is of such a nature that no leakage occurs when it is pierced by a bullet from a firearm; it is therefore suitable for the pneumatic tires of armored cars and other mobile military units.
Another object of the invention is to provide a puncture-proof inner tube for tires, the extension of which in service is less than hitherto.
Various puncture-proof air chamber systems have already been proposed, one of which uses a sealing plastic composition which is intended to flow automatically in the air chambers.
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perforations and to seal them as soon as they occur.
One of the proposed air chambers of this kind is lined on the inner surface of its yoke with a layer of plastics material, but this has given rise to difficulties for several reasons. For example, the obturating composition must be such as to exert its action correctly at widely varying temperatures, for example it must be sufficiently soft or plastic to flow in cold weather, but must not be too soft or plastic in weather. hot. This condition greatly complicates the question of the choice of ingredients for the composition of the material. If the material becomes very soft in hot weather, as usually happens, it is thrown by centrifugal force up or around the outer circumference of the air chamber, resulting in uneven distribution of the sealing composition. .
It has been found that in the air chambers presently employed the large punctures or punctures do not always reseal themselves because, it is believed, the plastic seal composition is enclosed by relatively firm fully vulcanized rubber walls. When these walls are pierced by a puncturing object, for example a nail or a bullet, they sometimes split or tear, resulting in a crevice larger than the periphery of the cross section of the object. perforating. This is true for both the outer wall and the inner wall of the air chamber and is also true when the puncturing object pierces the air chamber from the inside to the outside as in the case of a bullet passing through the air chamber. air chamber through and through.
Further, the surface of the edges of the perforation produced in the relatively firm rubber are hard, smooth surfaces to which the plastic does not adhere, whereby it continues to flow through the perforation until that the surface immediately surrounding the perforation
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tion is stripped of sealing plastic material, which causes a leak in the air chamber.
In accordance with the present invention, in order to overcome these latter and other objections, and to provide an inner tube capable of self-sealing large and small perforations in any of its parts, there is provided. an inner tube for tires by means of several layers of rubber or rubber compound, each of these layers forming an annular tube and being concentric with all the other layers. All these layers are combined into a homogeneous whole to form a single tube intended to serve as an inner tube for pneumatic tires. The outer layer of the inner tube is made of any ordinary inner tube material, fully vulcanized, and immediately below this layer is a substantial layer, made of partially vulcanized rubber.
Immediately below this partially vulcanized layer is a layer of viscous unvulcanized plastic rubber enclosed in a large number of separate compartments the walls of which are made of vulcanized rubber.
Below this layer is a similar layer, differing from the first compartment layer in that the rubber contained in the compartments is partially vulcanized.
There follows, to form the inner layer of the air chamber, a layer of unvulcanized rubber which softens and becomes extremely tacky under the effect of the heat due to the bending which the layer undergoes in service.
The objects, features and advantages of the invention, both those described above and others, will be clearly understood from the following description with reference to the accompanying drawings, in which:
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Fig. 1 is a fragmentary side view, partly in section cut away, of an air chamber constituting an exemplary embodiment of the invention;
Fig. 2 is a vertical cross section, on a larger scale, of the air chamber shown in FIG. 1;
Figs. 3 and 4 are transverse vertical sections showing how the rubber-covered cells, together with the inner layer of the air chamber, can be made of two sealing strips ready to be joined edge to edge for application to the wall of the air chamber. the air chamber;
and
Fig. 5 is a cross section of all the layers of the air chamber placed on a forming drum, and illustrates one way of applying the layers to the wall of the air chamber.
Referring to Figs. 1 and 2 of the accompanying drawings, it can be seen that the improved air chamber is constituted by a toroldal body A of vulcanized rubber having heavy yoke, base and side walls formed by a combination of rubber layers. torotdales 1, 2, 3, 4 and 5. The outer layer 1 consists of fully vulcanized rubber and it has been found that any material suitable for inner tubes of truck tires is satisfactory for this layer and its thickness is preferably substantially the same as that currently employed for the corresponding dimensions of ordinary inner tubes for automobile or truck tires.
Within layer 1, against it, is layer 2. Layer 2 is of sufficient thickness and consists of a partially vulcanized rubber compound so as to retain its tacky nature, but sufficiently consistent to resist creep or creep. to a slip while the -
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inner tube is in service. Such a compound can be produced in various ways, as is well known to those skilled in the art.
Although this layer 2 is partially vulcanized., It is relaitement soft, so that when an object piercing through it, no cracks or tears form there and the edges of the puncture, immediately after the puncture. opens, have the tacky nature characteristic of partially vulcanized rubber, so that the edges of the puncture tend to weld together so as to cut off the air leakage from the inner tube.
However, it has been found that the effectiveness of a sealant with a compound of this nature is hardly sufficiently reliable in itself to be relied upon for a puncture-proof inner tube for practical use. - that, but we have only discovered a layer of a compound like the one just described, namely a compound which does not crack or tear when perforated and which retains a sticky nature, although that it resists creep and slippage in service, constitutes a device which, combined with a viscous plastic material, increases the effectiveness of the plugging due to this material to the point that when provided in a air chamber in accordance with the invention,
50 and 30 caliber machine gun bullets and 38 and 45 caliber revolver bullets fired right through through an inner tube made in accordance with the invention and mounted in a tire, do not cause any leakage from the inner tube. air.
On the interior side. of layer 2, against it, is layer 3. This layer 3 consists of a large number of cells 6 arranged circumferentially and filled with a soft viscous obturating composition or plastic 7. Preferably this composition also consists of rubber, but it is composed in such a way that it does not lend itself to vulcanization and thus remains in the plastic state after
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that the vulcanizable rubber parts of the inner tube are completely vulcanized, and to retain its plasticity under all conditions of use. The cell walls 8 consist of relatively thin fully vulcanized rubber and are shaped and joined into a compound cellular layer 3 as described below.
The plastic composition 7 is extremely adhesive, and taken in any quantity, for example in a layer 6 mm thick and not enclosed, it changes position and flows slowly. When it is enclosed in a cell of an air chamber, in accordance with the invention, the movement of which the air chamber is driven causes eddies in the cells which heat up and further soften the plastic material, so that case where a bullet, nail or other puncturing object punctures the walls of a cell or compartment containing the plastic composition, the latter immediately creeps into the hole, adhering to the surfaces of the edges of the puncture, so that the hole is sealed or filled, or else the edges of the puncture are welded together thanks to the presence of said plastic composition 7.
Inside the layer 3, against it, is the layer 4. This layer comprises a large number of cells 9 arranged ciroonferentially and filled with a relatively soft composition 10. Preferably, this composition also consists of rubber, but it is composed so as to partially vulcanize and thus remain soft and retain its tacky nature to a notable degree. The walls 11 of the cells 9 are made of relatively thin vulcanized rubber and are shaped and joined into a composite cellular layer 4 as described below.
The partially vulcanized composition 10 is relatively soft, so that when it heats up in service it is at the limit of
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creep and slip, and since the degree of softness of rubber compounds varies under ordinary conditions, it has been found that the cellular structure is most satisfactory for layer 4, although it is possible to optionally - ment omit the multicellular structure of this layer and obtain good results. However, the multicellular structure makes it possible to obtain a more efficiently puncture-proof inner tube.
It can be seen that, as in the case of layer .3, when a puncturing object passes through layer 4, no crack or tear results in this layer, since it is soft and offers little resistance. . In addition, the edges of the puncture tend to adhere together so as to cut off any air leakage from the inner tube. It is also seen that the puncture object passing through the viscous and soft plastic material 7 entrains a little of this extremely adhesive composition into the puncture of the layer 4 where it attaches to the surface of the edges of the puncture, of so that the hole closes or the edges weld together, so as to prevent air from escaping from the inner tube.
It should be noted that it is important to obtain a seal as close as possible to the inner face of the air chamber, so that the internal air pressure or inflation pressure prevailing in the air chamber pushes firmly against each other. the others all parts of the air chamber located outside the plugging point, and in this case the poisonous material of the air chamber unites firmly so as to permanently plug the air chamber. perforation. It is for this reason that layer 4 is relatively thick.
On the inner side of layer 4, against it, is layer 5. It is preferably of a noticeable thickness and consists of unvulcanized rubber. It is preferred to use for this layer, although it is not absolutely necessary
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necessary, pure rubber shredded and calendered into sheets of the desired thickness and width. While the inner tube is left unused, this rubber in layer 5 is only slightly tacky, but when the inner tube is in use, it becomes extremely tacky and very soft, so that a puncture object, having punctured an air chamber in use, entrains some adhesive rubber of layer 5 into the puncture when removed.
Or, in the case where the object passes right through the two walls of the air chamber, as usually does a bullet, the object entrains part of the layer 5 in the puncture when it enters the inner tube wall from the inside. Since the composition of this layer becomes extremely soft under the effect of the heat generated in the inner tube in service and is not retained in separate compartments, it creeps around and around the periphery of the surface. inside the inner tube where it detects and seals punctures, the edges of which can tighten against each other when the inner tube flexes in service.
The partially vulcanized soft rubber compound layer 10 was provided to increase the effectiveness of the sealants of the inner layer 5, having found that the composition of the inner layer adheres to a partially vulcanized compound, such as that employed for layer 4. , more tenaciously than a fully vulcanized compound.
To manufacture the inner tube, the following process is used:
The air chamber is a chamber shaped on a drum, the different layers of which are prepared separately in order to assemble them together on a shaping drum. Layers 1, 2 and 5 are rolled to the desired width and thickness by customary calendering methods.
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A known process for producing the rubber-covered cells of layers 3 and 4 consists of spinning the plastic hermetic composition into a flexible rod which is cut into lengths of suitable length and wrapped around it. sausage a piece of gum ribbon.
These cells are then placed side by side in a tray before joining them together in a shutter band constituting the air chamber.
To begin assembly of the air chamber, layer 1 is first placed around the perimeter of a suitable shaping drum 20, as is customary for building drum shaped inner tubes. Layer 3 is then preferably formed, which is formed from two separate equal bands 21, shown in FIG. 3, and 22 shown in FIG. 4. These layers are very inconvenient to handle due to their weight, and since the compound of layer 2 is soft and extremely tacky before its partial vulcanization, it is preferred to calendar this layer 2 in two strips 24 and 25.
The width of the strip 24 corresponds to the width of the wide face of the strip 21 and the width of the strip 25 corresponds to the width of the narrow face of the strip 22. The strip 24 is placed on a table and superimposed on it. strip 21 with its wide face underneath, taking care to keep the edges of the two strips in line.
Then the strip 25 is placed on a table and the strip 22 is superimposed on it with its narrow face below, taking care to keep the edges of the two strips in line.
Next, in order to combine these separate bands into a single band which constitutes layers 2 and 3 of the completed air chamber, the oblique edge 12 of the band shown in FIG. 4 on the oblique edge b ', shown on
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Fig. 3, over its entire length. As will be understood, these edges b and b 'are tacky, or are made tacky by the use of a rubber solution, and they adhere to each other. When joining the edges, care is also taken to join the edges c. and c 'strips 24 and 25 into a solid flat seal.
It can be seen that the layers 2 and 3 are then joined together and that they can conveniently be superimposed on the layer 1 on the shaping drum, which is done in the usual manner, by placing the layer 2 against the layer 1. However, being gives .that the walls of the air chamber completely assembled on the drum 20 would be too heavy and that it would thus be too inconvenient to join together the assembled edges, in order to form the air chamber, two strips of fabric are placed. thin h and h 'on strip 1, leaving about 5 centimeters of layer 1 uncovered in the middle or between the inner edges of the thin canvas. The two bands 1 and 2 are then stitched or otherwise pressed together firmly to produce a durable bond.
By examining FIG. 5, it is seen that the edges of layers 1, 2 and 3 are in line on one side of the drum and that the edges of layers 2 and 3 are in line on the other side, but that the edge of layer 1 protrudes the edges of layers 2 and 3 on this other side. Then, the strips of fine fabric 1, and i 'are placed on layer 3 in the same way that the strips h and h' are placed on layer 1. Then the entire layer 4 is applied. This layer is formed and assembled in a manner analogous to layer 3, except that layer 4 is not joined to other layers of the air chamber before it is assembled on the drum.
In arranging the layer 4, care is taken to place it so that the surface of its oblique edge is aligned with the oblique surface of the layer 3, and it should be noted, referring again to FIG. 5, that layer 4 is narrower than layer 3. Then we apply the inner layer 5 by placing it on layer 4, the edge of the layer
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With 5 receding about 0.8 millimeters from the aligned edge of layer 4 and the other edge flush with the other edge of that layer 4, layers 4 and 5 are laminated or otherwise clamped together firmly.
The edges of the different layers are then brought together to form an annular body, the first operation consisting in joining the longitudinal edges of the layers 5 and 4, taking care, at the same time, to ensure that the edge of each layer s' unites to the opposite edge of the same layer. It can be seen that thanks to the presence of the strips of fine cloth 1 and i 'it is possible to lift the edges of the layers 5 and 4 of the immediately underlying layer placed on the drum 20. These edges are brought together and stitched together in all the case, as well known in the rubber industry, so that it is not necessary to describe the operation in detail.
The strips of fine fabric 1 and i 'are obviously removed, after which the longitudinal edges of the layers 3 and 2 are raised and they are stretched around the layers 4 and 5 to bring the edges of the layers 3 and 2 together, substantially as they were joined together. edges of layers 4 and 5, as will easily be understood by referring to FIG. 5. Because layers 2 and 3 are wider than layers 4 and 5, there is enough width to cover the two inner layers. Then we remove the strips of fine canvas h and h ', we stretch the outer layer
1 around the inner layers and bring the edges together as we did for the inner layers. However, the outer layer has a width which provides substantial coverage, instead of the other layers being joined by substantially butt joints.
Then, in the assembly thus constructed, an air chamber valve is placed in any manner and in any desired position, after which the assembly is ready for vulcanization.
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sation in a mold for inner tubes or by any other satisfactory vulcanization process. During the vulcanization operation, the covers of the different cells become a homogeneous part of the walls of the air chamber and delimit the circumferential cells in which the plastic sealing compositions 7 and 10 are enclosed.
It has been discovered that a slight extension or stretching of the wall of a puncture-proof air chamber seriously compromises its sealing efficiency, and although this defect may not be serious when it is not intended to combat than usual punctures from nails and the like, the air chambers heretofore known were totally ineffective in sealing perforations such as those produced by firing a machine gun, and consequently, in accordance with the present invention, the inner tubes are vulcanized with a longitudinal tread circumference and a cross-sectional circumference as large as the corresponding internal dimensions of the mounted tire in which they are to be employed, so that the inner tubes are free of extension in service.
In use, when an inner tube according to the present invention is punctured, for example by a bullet passing through both walls of the inner tube, the outer layer 1 is pierced first. It is necessary that this layer 1 be made of a good quality air chamber material, such as that currently employed, in order that in service it performs its action satisfactorily. This means a relatively hard fully vulcanized inner tube material which splits or tears when pierced by a bullet.
Then Layer 2 is pierced, but since it is relatively soft and sandwiched between layers 1 and 3 of the inner tube, it does not split or tear, the hole, being only large enough to
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allow the puncture object to pass through it, and it follows in practice that the puncture is often extremely small compared to the object which produced it. As specified above, the edge surfaces of this layer 2 are tacky and tend to seal the puncture.
However, the layer 3 is then pierced, so that a hole is formed opening in a cell or compartment 6 and allowing the viscous compound 7 to flow into the puncture of the layer 2., and given that this puncture is relatively small compared to the caliber of the bullet or other puncture object, a minimum amount of composition 7 is required to fill this puncture or to spread on the surfaces of the edges of the puncture.
This is important because the dial rate
7 is necessarily limited and, moreover, the smaller the volume of composition 7 that can be used for a properly functioning inner tube, the more economical the inner tube and the many problems posed by the use of inner tubes. very thick are simplified. Since the composition of layer 2 is tacky, especially at the edge surfaces of a freshly produced puncture, the viscous composition adheres firmly to the sides of the puncture.
Usually some of Composition 7 will pass through Layer 2 into the Layer 1 puncture, but since the edge surfaces of the Layer 1 puncture are usually relatively hard and smooth, and since the puncture of layer 1 is often a cracked hole or tear of considerable size, one cannot entirely rely on composition 7 to completely seal the edges of the puncture of the layer as on the other hand the puncture of layer 1 is often larger than that of layer 2, one cannot trust that the puncture of layer 1 will fill
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is or is blocked.
However, the viscous composition 7, when it is a rubber composition, is of a flowable nature, so that parts of this material attach to the edges of the puncture of the layer 2 and protrude into the puncture of the layer 2. layer 1 where. they tend to adhere to the surfaces of the edge of the puncture of the couohe 1 so as to increase the effectiveness of the sealing composition 7.
Then, the layer 4 is punctured, and since its cells are filled with a relatively soft tacky composition, the bullet or other puncture object leaves a puncture which is small compared to the puncture object. As specified above, the composition of this layer is relatively tacky and tends to seal the puncture against air leakage. In doing so, it decreases the size of the puncture and if it does not block it completely, it nevertheless effectively reduces the size of the hole through which the air contained in the air chamber must escape; it accordingly decreases the volume and inflow of air through or into layer 3, making the soft viscous composition 7 of layer 3 more likely to creep over the puncture and plug the hole or the puncture of cell 6 of layer 3.
Another result of layer 4 is that if the tire is rolling when the inner tube is punctured, the bending of the inner tube layers has the effect of squeezing the edges of the inner tube together. the puncture of layer 4, sometimes hardly durably, but for a sufficiently long period of time for the air pressure inside the inner tube to force the walls of the puncture of layers 3, 2 and 1 to tighten firmly on top of each other, whereby the puncture is permanently welded either because of the tacky nature of the compound of the diaper material or because the composition 7 has crept into the
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puncture so as to create the conditions necessary to close the puncture when the walls of the puncture are pressed against each other.
When the bullet or other object passes through layer 3 in layer 4, it usually entrains some of the plastic composition 7 from layer 3 into the puncture produced in layer 4, and since layer 4 contains a composition The relatively tacky composition 7 adheres to the walls of the puncture of layer 4 more effectively than if an ordinary inner tube compound were employed for layer 4. Obviously, the presence of composition 7 in the puncture of layer 4 creates an ideal state for sealing and for obtaining all the advantages set out in the previous paragraph. It is clear that this “internal” or “deep” sealing of the air chamber constitutes an important characteristic of the invention.
Then the layer 5 is pierced by the bullet or other perforating object. This layer becomes extremely soft when it is hot, which is the case after the inner tube has rolled a few miles. Centrifugal force throws some excess material from this layer back to the peripheral or yoke portion of the air chamber, but since the rubber in this layer 5 is a substantially pure unvulcanized rubber, it is so tough that A significant thickness of this rubber resists centrifugal force and adheres to the inner wall of the air chamber.
When the inner tube comes to rest, as happens when the vehicle on which it is used comes to a stop, the rubber constituting layer 5 slips and tends to flow up and down on the inner surface of the inner tube. , but when the inner tube is again in motion, this rubber is again rejected towards the peripheral part or yoke of the inner tube. We see that he
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flow over the orifice of any puncture of the inner layer 5 and the mouth or seal, and thereby obtain, if only momentarily, the advantages of a "deep" or "internal seal. ".
When a bullet or other object passes through the wall of the toroidal body 1 from the inside to the outside, the sealing takes place almost in the same way as in the puncture which was produced from the outside to the inside. However, the composition of the layer 5 is entrained in the puncture of the layer 4, and the viscous composition 7 of the layer 3 is entrained in the puncture of the layer 2 and the layer 1, where sealing ensues. in a manner analogous to that described above. In the case of a bullet coming out of an inner tube, it is seriously cracked or torn. Often the bullet overturns and crosses to pass through the inner tube wall, so that it produces a large tear, and with the hitherto known inner tubes such punctures would hardly get sealed.
It has been found that the inner tube manufactured in accordance with the present invention seals off such large punctures produced by bullets of the caliber indicated.
It is clear that the invention provides an improved air chamber whose sealing efficiency is greater than that of the puncture-proof air chambers known hitherto.
The combination of shuttering elements can be applied to both drum-built and bar-built air chambers, as well as other-built air chambers, and the arrangement is such as to lead to a economical manufacturing.