DK150570B - Pneumatisk daek til motorkaeretaejer, fortrinsvis til normal og kraftig belastning - Google Patents

Description

150570 i

Den foreliggende opfindelse angår pneumatiske dæk til køretøjshjul og fortrinsvis dæk forsynet med en radial karkasse, d.v.s. en karkasse, hvis kordeler er beliggende i meridianplaner eller danner små vinkler med disse planer, og som fortrinsvis er egnet til tunge 5 køretøjer for normal og kraftig belastning og til anvendelse på lange veje ved normale og høje hastigheder.

Det er kendt, at radialdæk sædvanligvis er forsynet med en struktur, som består af et eller flere forstærkningslag, der er anbragt ved karkassens kronezone under slidbanen, og som hovedsagelig 10 tjener til at modstå de trækspændinger, som dækket udsættes for, enten som følge af dæktrykket eller under kraftig belastning som følge af den høje hastighed.

Hvor det drejer sig om dæk af store dimensioner til anvendelse på motorkøretøjer til normal og kraftig belastning, såsom busser 15 eller rutebiler eller motorkøretøjer til industriel anvendelse, er natur ligvis ikke blot trækspændingerne, men også kompressionsspændingerne, , der optræder i forstærkningsstrukturen, meget høje.

Der fremkommer således et behov for at tilvejebringe sådanne dæk med en særdeles modstandsdygtig forstærkningsstruktur; .uden 20 at denne imidlertid udgøres af et for stort antal lag, eftersom dette ville bevirke en forøgelse af dækkets vægt og tykkelse, som igen forårsager en større hysterese og derfor en kraftigere opvarmning under brugen ved en veldefineret forværring af dækkets modstandsevne.

25 Til afhjælpning af dette problem er det forsøgt at udforme den ringformede forstærkningsstruktur med det mindst mulige antal lag ved til disse at anvende et materiale, der har en høj elasticitetsmodul.

Der blev afprøvet en forstærkningsstruktur bestående af to lag 30 krydsede metalkordeler med en højeste forlængelse på omtrent 3% og indrettet således, at kordelerne, der er indbyrdes parallelle, i hvert lag forløber symmetrisk skråt i forhold til dækkets længderetning under en forholdsvis lille vinkel, d.v.s. beliggende mellem 5° og 30°.

35 På denne måde bliver den indre stivhed i materialet, som udgør de to lag, noget svækket af fleksibilitet i den endelige forstærkningsstruktur, eftersom f.eks. trækspændingen som følge af dæktrykket bevirker en formindskelse af værdien for den relative hældningsvin- 150570 2 kel for kordelerne i de to lag og af en deraf følgende forøgelse I selve dækkets diameter.

Som følge deraf er forstærkningsstrukturen ret tilfredsstillende, ikke blot med hensyn til modstandsdygtigheden overfor spændinger, men 5 også hvad angår vridnings- og tværstivhed. Dette bevirker, at der opnås et dæk, som har en god opførsel under kørslen, især hvad angår kørselsstabiliteten, både når dækket løber langs en retlinet bane og under udskridningsforhold, hvor dækket løber langs en buet bane.

På den anden side har det vist sig ved dæk af store dimensioner, som 10 anvender en radial karkasse dannet af et enkelt metalkordellag, selvom ovennævnte forstærkende ringstruktur effektivt modstår de spændinger, som dækket udsættes for, er det ikke er tilstrækkeligt til at kompensere for karkassens høje fleksibilitet med det resultat, at dækket ikke mere har en god styrefølsomhed.

15 Det er derfor nødvendigt at tilføje andre lag, der virker som stabilisatorer for forstærkningsstrukturen. Der anvendes sædvanligvis * et yderligere metalkordelbånd, der er orienteret i forhold til dækkets . længderetning og under en stor vinkel f.eks. på 60°.

1 modsætning til ovennævnte har det vist sig, at der ved på en 20 forstærkningsstruktur bestående af to metalkordellag, der er orienteret som nævnt af et metalkordellag med en forholdsvis høj forlængelse, såsom 4-81, og anbragt ifølge en praktisk taget parallel retning i forhold til dækkets længderetning, ikke blot kan opnås en kørselsstabiliseringseffekt, som hidtil har været anset som hidrørende udelukken-25 de fra metalkordelbånd, som forløb meget skråt i forhold til nævnte længderetning, men også en meget høj styrke, både med hensyn til trækog trykspændinger.

Mere specielt har en således sammensat forstærkningsstruktur vist sig i besiddelse af tilstrækkelig stor styrke, såsom til at mod-30 stå ikke blot trækspændinger hidrørende fra dækkets dæktryk, men også de spændinger, der optræder, når dækket løber ved høje hastigheder langs både en retlinet og en kurvet bane. Denne type forstærkningsstruktur kendes fra beskrivelsen til italiensk patentansøgning nr. 19019 A/76.

35 Siden da har en lang række målinger på dæk af denne type under brugsforhold vist, at ovennævnte forstærkningsstruktur, selv om den er bedre end de andre kendte strukturer, ikke var helt tilfredsstillende for dæk af større dimensioner, som blev anvendt 3 150570 ved høje hastigheder.

Uden på nogen måde at være bundet deraf antages det, at denne forringelse af køreegenskaberne for dækket skyldes, at de trækspændinger, som ved forøgelse af dækhastighed og dækstørrelser udøves 5 på den ringformede forstærkningsstruktur, vokser hurtigere ved strukturens kanter end ved dennes midte. Dette er en hypotese, som også har en logisk forklaring i betragtning af, at dæktykkelsen vokser progressivt fra slidbanens midte mod dennes skuldre som følge af den indvendige kar kasseprofils kraftigere krumning i forhold 10 til dækkets yderprofil, naturligvis betragtet i et aksialt snit. Ved forøgelse af dækkets rotationshastighed forårsager denne større materialemasse, der er til stede ved den ringformede forstærkningsstrukturs sidekanter, i virkeligheden en kraftigere centrifugalkraft, og derfor kraftigere trækspændinger i ovennævnte struktur, og som netop 15 modstår karkassens ekspansion. Den procentvise spænding som følge af centrifugaivirkningen, og som er meget svag og derfor uvæsentlig under normale forhold og ved dæk af små dimensioner, hvis den sam-menlignes med spændingen hidrørende fra dæktrykket, vil derimod desuden vokse væsentligt ved høje hastigheder, især ved dæk af større 20 dimensioner, eftersom den vokser proportionalt med vægten af materialet og med kvadratet på selve hastigheden.

Det er klart, at den ringformede forstærkningsstruktur, som er beregnet til at klare en næsten ensartet trækspændingsfordeling, ikke i denne situation kan udføre sine ønskede funktioner, og følge-25 Hg vil der ske en forringelse af dækkets opførsel. Situationen forværres som følge af, at den ringformede forstærkningsstruktur ved sine yderkanter, d.v.s. netop i den zone, hvor både træk- og trykspændinger er kraftigst, tværtimod bliver svagere end i sin midterste del. Dette har to årsager, nemlig den førnævnte i forbindelse 30 med kordel båndenes indre struktur, som ved yderkanterne får en stiv-hedsformindskelse, der er velkendt af teknikere inden for området under navnet "Kantvirkning". Sidstnævnte skyldes tilstedeværelsen af de gradvise overgange mellem de forskellige bæltebånd. Af ovennævnte grund udsættes mængden af spændingsbestandigt materiale 35 for en formindskelse beliggende i disse zoner i forhold til den øvrige mellemste del af den ringformede struktur.

Det er følgelig den foreliggende opfindelses formål at forbedre 150570 4 ovennævnte ringformede forstærkningsstruktur til dæk, således at de førnævnte ulemper afhjælpes, og dækket sikres en velegnet opførsel under alle kørselsforhold.

Opfindelsen vedrører altså et pneumatisk dæk til motorkøretøjer, 5 fortrinsvis sådanne, der er beregnet til anvendelse til normal og kraftig belastning, og som omfatter en karkasse med en herpå anbragt slidbane og forsynet med en forstærkende ringstruktur, der er indsat mellem karkassen og slidbanen, samt omfatter mindst tre praktisk taget lige så brede som slidbanen udformede lag, dannet af 10 metalkordeler, hvoraf de to lag, som er beliggende radialt inderst i forhold til det tredie lag, er forsynet med metalkordeler med højst 31 forlængelse, hvor kordelerne i hvert lag er indbyrdes parallelle og krydser kordelerne i de andre lag, hvor kordelerne i nævnte to lag forløber skråt og symmetrisk i forhold til dækkets længderetning, 15 samt danner en vinkel af en værdi, som er beliggende mellem 5° og 30°, og det tredie lag er beliggende radialt yderst og omfatter metal-' kordeler med en højeste forlængelse beliggende mellem 4% og 8%, samt hvor det tredie lags kordeler er indbyrdes parallelle og anbragt efter dækkets længderetning, og det pneumatiske dæk ifølge opfindelsen 20 er ejendommeligt ved, at det tredie lag i hovedsagen består af et mellembånd, som er beliggende på begge sider af midterlinien og har en bredde mellem 40% og 80% af lagets totale bredde, og to sidebånd, som er anbragt ved siden af mellembåndet og hver som helhed har en større modstand mod træk- og trykspændinger end mellembåndet.

25 På denne måde kan man modvirke den ovenfor omtalte "kantvirkning" ved at koncentrere styrken i det tredie lags kordeler i de to sidebånd.

Ifølge nogle foretrukne udførelsesformer opnås opfindelsens fordel ved to sidemetal kordelbånd af høj forlængelse, og som har større kordeltykkelse end mellembåndet. Der kan også anvendes sidemetalkordelbånd, 30 der har større tværsnits spændestyrke end mellembåndets kordeler og derfor ved samme forlængelse optager en større spænding, netop som den, der optræder i disse zoner.

Det er naturligvis klart, at de i det foregående anførte egenskaber opnås via et korrekt valg af de geometriske og konstruktive 35 egenskaber for førnævnte kordeler. F.eks. kan forstærknings-kordelerne i ovennævnte sidebånd have enten samme deling som kordelerne i mellembåndet, men bestå af en grundtråd med et større tværsnit eller de kan være udformet af en grundtråd nøjagtigt magen til, men med en anden deling eller beggeovennævnte 5 150570 ejendommeligheder kan anvendes.

Med henblik herpå er det klart, at anbringelsen af førnævnte kordelbånd i dækkets karkasse under dækkets fremstillingsproces kan ske ved en af mange kendte fremgangsmåder, f.eks. ved anbrin-5 gelse af allerede fremstillede bånd eller ved skruevikling af en enkelt kordel langs efter hinanden følgende vindinger anbragt side om side Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret i forbindelse med et par udførelseseksempler og under henvisning til tegningen, hvor 10 fig. 1 i aksialt snit viser dækkronen forsynet med en ringformet forstærkningsstruktur ifølge opfindelsen, fig. 2 en første udførelsesform af tråd- eller kordellaget hørende til nævnte ringformede forstærkningsstruktur med trådene eller kordelerne orienteret ved 0° i forhold 15 til dækkets længderetning eller ækvatorialplan, fig. 3 en anden udførelsesform for det i fig. 2 viste kordellag, og fig. 4 en tredie udførelsesform for kordellaget under en vinkel på 0°.

Fig. 1 viser i et aksialt snit kronezonen for et dæk ifølge opfindel-20 sen, og som omfatter en karkasse 1 af den radiale etlags-metaltype, en slidbane 2, på hvis radialt yderste overflade der er støbt et slidbanemønster og en ringformet forstærkningsstruktur, der er indsat mellem karkassen og slidbanen, hvilket endvidere som helhed kan være foretaget på i og for sig kendt vis.

25 Nævnte ringformede forstærkningsstruktur 3 omfatter to lag 4 og 5 af den sædvanlige type metal kordeler, der kan have en højeste forlængelse på 3% og være anbragt radialt inderst i forhold til forstærkningsstrukturen som helhed, hvor kordelerne, der er indbyrdes parallelle i hvert lag, er anbragt således, at de skærer kordelerne 30 i de andre lag og er symmetrisk orienterede under en vinkel på ca.

18° i forhold til dækkets længderetning. Denne vinkel kan dog i afhængighed af dæktypen variere fra 5° til 30°.

Et tredie metalkordeilag 6 er anbragt radialt yderst i forhold til disse to lag.

35 Sidstnævnte lags kordeler er af en HE-type, d.v.s. med høj forlængelse med en højeste forlængelse beliggende mellem 4% og 8% og er orienteret parallelle med selve dækkets ækvatorialplan eller 150570 6 medianplan m-m, d.v.s. under en vinkel på 0° med dækkets længderetning.

Fig. 1 viser det karakteristiske forløb for et sædvanligt dæks indvendige og udvendige profil, og det fremgår umiddelbart heraf, 5 at dækkets tykkelse og dermed materialemængden, der roterer omkring dækkets akse under sidstnævntes anvendelse, vokser fra ækvatorialplanet eller medianplanet m-m til dækskuldrene, f.eks. ved snittet X-X.

Det vil forstås, at denne mangel på ensartethed i aksial materia-10 lefordeling for dæk af store dimensioner og ved højere hastigheder med sikkerhed forårsager en lokal forøgelse af værdien, hvad angår den centrifugalkraft, som udøves på dækskuldrene med en deraf følgende større radial ekspansion af dækket i denne zone og derfor større trækspændinger koncentreret ved den ringformede forstærk-15 ningsstrukturs yderkanter.

For at modstå disse større spændinger og bibeholde ensartede spændingsforhold i ovennævnte forstærkningsstruktur, er der ifølge opfindelsen ved forstærkningsstrukturens yderkanter tilsigtet en forøgelse i bestandigheden mod spændinger, især mod trækspændin-20 ger i alene det radialt yderste lag. Det vil med andre ord sige, at det lag, der udgøres af metalkordeler under en vinkel på 0°, er opdelt i tre ved siden af hinanden anbragte bånd, nemlig et mellemste bånd, der strækker sig på begge sider af dækkets midterlinie eller ækvatorialplan, og som har en bredde "1", der kan variere 25 fra 40% til 80% af den ringformede forstærkningsstrukturs totale bredde L, og to sidebånd, som er anbragt på hver sin side af forstærkningsstrukturen, som det fremgår af fig. 1.

For at opnå den ønskede forøgelse i spændingsstyrke for nævnte sidebånd er metalkordeltykkelsen ifølge en første i fig. 2 vist udfø-30 relsesform i disse bånd større end kordeltykkelsen i mellembåndet.

I f.eks. et dæk af størrelsen 11R 22,5, hvor laget med 0° vinklen er fremstillet af en HE-kordel 3f7/0,20, har det mellemste bånd 1 en bredde på 58% af L, og en tykkelse på 45 tråde/dm i modsætning til tykkelsen 55 tråde/dm i lagets resterende sidedele.

35 Det er klart, at et kordellag af denne type stadig kan fremstilles på allerede af fagmænd på området kendte måder ved på dækkets karkasse, der aUerede er forsynet med kordellagene 4 og 5, enten sam-

Claims (5)

150570 tidig eller i efterfølgende trin at påvikle de allerede på forhånd fremstillede forskellige lag eller på en meget velegnet måde ved skruevinding af den forud fremstillede kordel langs ved siden af hinanden anbragte vindinger, idet kordelvindingens stigning naturligvis æn-5 dres fra sidebåndet til mellembåndet og igen omvendt fra mellembåndet til sidebåndet. Valget af den mest velegnede fremgangsmåde til fremstilling af både denne forstærkningsstruktur og de i det følgende omtalte forstærkningsstrukturer giver imidlertid ikke nogen vanskeligheder •10 for en fagmand på området og falder i intet tilfælde indenfor den foreliggende opfindelses formål. Ifølge en yderligere i fig. 3 vist udførelsesform opnås forøgelsen i styrke i stedet ved anvendelse til sidebåndene af HE-kordeler, d.v.s. med høj forlængelse, og som har en større tværsnitsstyrke, 15 d.v.s. fortrinsvis højere absolutte værdier for modstand mod forlængelse, naturligvis i forhold til de kordeler, der danner lagets mellembånd. ' Dette kan let opnås ved at ændre de geometriske og strukturelle egenskaber for den anvendte kordel, f.eks. ved anvendelse af kordeler af forskellig diameter.

20 For et dæk af størrelsen 11R 22,5 kan mellembåndet opnås med en HE-kordel 3x7/0,20, medens sidebåndene kan anvende en HE-kordel 3x7/0,22. En tredie udførelsesform består i til ovennævnte sidebånd at anvende metalkordeler fremstillet af samme grundtråd, men med en anden deling i forhold til mellembåndets kordeler.

25 Et udførelseseksempel kan tilvejebringes ved hjælp af et dæk af størrelsen 11R 20,5, og som er forsynet med et metalkordellag under en vinkel på 0°, hvori sidebåndenes kordeler f.eks. er HE F 45 kordeler 4x7/0,20 eller HE. F 45 kordeler 3x10/0,20, medens det mellemste bånds kordeler er HF 45 kordeler 3x7/0,20.

30 Patentkrav.

1. Pneumatisk dæk til motorkøretøjer, fortrinsvis sådanne, der er beregnet til anvendelse til normal og kraftig belastning, og som omfatter en karkasse (1) med en herpå anbragt slidbane (2) og forsynet med en forstærkende ringstruktur, der er indsat mellem karkassen og