FI115621B - Ajoneuvon talvirenkaan liukueste - Google Patents

Description

115621

Ajoneuvon talvirenkaan liukueste

Keksinnön kohteena on ajoneuvon talvirenkaan liukueste, joka käsittää kärjen ja siihen kiinnitetyn rungon, joka runko käsittää rungon pohjalai-pan, rungon ympärille kiinnitetyn oleellisesti polymeerimateriaalista valmistetun 5 vaipan, jonka polymeerimateriaalin jäykkyys muuttuu lämpötilan funktiona.

Ajoneuvon talvirenkaissa käytetään liukuesteitä renkaan pidon parantamiseksi erityisesti tilanteissa joissa kumin ja kuvion avulla ei päästä riittävään tulokseen, kuten sileällä jäällä. Liukuesteen eli nastan avulla muodostetaan renkaan ja tien välille mekaaninen pidätys siten, että nasta tunkeutuu tien 10 pinnassa olevaan jäähän.

Tunkeutumavoimaa eli pistovoimaa, joka on nastan kärjen renkaan kulutuspinnan tasoon painamiseen tarvittava voima, voidaan säätää valitsemalla nastalle tietyt dimensiot, läpimitta, pituus, muoto ja sen ulkonema renkaan pinnasta. Pistovoimaa ei voida jälkikäteen muuttaa, koska nasta on 15 asennettu kiinteäksi renkaaseen.

Käytössä olevat nastat ovat pääsääntöisesti edellä kuvattuja kiinteitä nastoja.

Mekaanisen pidätyksen johdosta nasta aiheuttaa tiepäällysteeseen kulumista, joka on riippuvainen muun muassa nastojen lukumäärästä ren-20 kaassa, edelläkuvatuista dimensioista, minkä lisäksi kulumiseen vaikuttavat ajonopeus, nastan massa ja renkaan voimansiirto tiehen.

Tutkimusten mukaan päällystekuluminen jakautuu kahteen pääteki-’·· jään, ns. raapaisusta johtuvaan ja dynaamisesta iskusta johtuvaan.

:··: Raapaisu tienpintaan syntyy renkaan voimansiirrossa tämän kudos- 25 rungon muodonmuutosten eli luiston seurauksena. Tähän kulumistyyppiin vai-kutiaa nastan dimensioiden ja asennusulkoneman välityksellä pääasiassa nastan pistovoima. Raapaisukulutuksen osuus päällysteen kulumisesta on hal-litseva kaupunkinopeuksilla ja sitä korostaa ajoneuvon jarrutus, kiihdytys ja kaarteenajo.

30 Dynaaminen kuluminen johtuu pääasiassa nastan massasta, joka : aiheuttaa voimakkaan lyhytkestoisen iskun tien pintaan suurilla nopeuksilla ja on tutkimuksen mukaan suunnilleen suoraan verrannollinen ajoneuvon no-* * * *; peuden neliöön. Dynaaminen isku on pääasiallinen kulutustekijä maantieajos- sa.

35 Liukueste aiheuttaa myös melua, joka on pääasiassa riippuvainen ’ · · ·' nastojen ulkonemista, massasta ja pistovoimista.

» · 115621 2 Päällystekulumisen hillitsemiseksi on nastoille asetuksen muodossa laadittu säännökset, jotka rajoittavat nastojen määrää, pistovoimaa, ulkonemia ja käyttöaikaa. Säännökset ovat kompromissi tiepäällysteen kulumisen ja renkaan pito-ominaisuuksien välillä. Erittäin alhaisissa lämpötiloissa nastan pito 5 on siksi usein riittämätön pistovoiman ollessa liian pieni nastan tunkeutumiseksi kovaan jäähän, toisaalta sulan kelin olosuhteissa nasta aiheuttaa tarpeetonta päällystekulumista, kun nastoja ei varsinaisesti tarvita.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudenlainen ja parannettu ajoneuvon renkaan liukueste.

10 Keksinnön mukaiselle liukuesteelle on tunnusomaista se, että vaip pa käsittää pohjalaipan, jonka läpimitta on oleellisesti suurempi kuin rungon pohjalaipan läpimitta, ja että mainitun vaipan pohjalaipan jäykkyys on sovitettu kasvavaksi lämpötilan laskiessa niin, että liukuesteen pistovoimaa määräävä pohjalaippojen pinta-ala kasvaa aiheuttaen liukuesteen pistovoiman oleellisen 15 kasvun.

Keksinnön olennainen ajatus on, että liukuesteen runko-osaan on kiinnitetty erityisestä polymeerimateriaalista valmistettu vaippa, jonka jäykkyys on oleellisesti lämpötilasta riippuvainen. Edelleen on keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon olennaisena ajatuksena se, että liukuesteen runko-osa 20 käsittää runko-osan pohjalaipan ja vaippa käsittää vaipan pohjalaipan, jonka läpimitta on suurempi kuin runko-osan pohjalaipan läpimitta.

Keksinnön etuna on, että liukuesteen pistovoimaa säätyy lämpötilasta riippuvaisesti siten, että se perinteiseen liukuesteeseen verrattuna on : " nolla-asteen yläpuolella on selvästi tätä alhaisempi ja taas matalissa lämpöti- 25 loissa suurempi. Keksinnön mukaisella liukuesteellä varustettuna renkaan pi-to-ominaisuudet muuttuvat siten, että liukuesteen pistovoima ja teho kasvaa *"’i kiinteään perinteiseen liukuesteeseen verrattuna alhaisissa lämpötiloissa, mi- * · *: kä parantaa talvirenkaan pito-ominaisuuksia ja vastaavasti lämpimissä olosuh- teissä pistovoima laskee, mikä vähentää tien päällysteen kulumista erityisesti 30 hitaassa taajama-ajossa ja tien ollessa sula. Keksinnön mukaisen liukuesteen ,·. massa on nykyisä nastoja pienempi, mistä seuraa vähäisempi päällystekulu- minen myös maantienopeuksilla. Vielä renkaan aiheuttama melu ulospäin ja : sisällä ajoneuvossa vähenee käytettäessä rengasta sulatien olosuhteissa.

Keksintöä selitetään tarkemmin oheisessa piirustuksessa, joka esit-35 tää kaavamaisesti erästä keksinnön mukaista liukuestettä osittain poikkileikat-.···. tuna ja sivustapäin.

115621 3

Kuviossa 1 on esitetty kaavamaisesti eräs keksinnön mukainen liu-kueste osittain poikkileikattuna ja sivustapäin. Huomautettakoon, että kuviossa keksintö on esitetty yksinkertaistettuna.

Ajoneuvon liukuesteessä on kärki 1, joka on valmistettu tyypillisesti 5 kovametallista. Kärki 1 on kiinnitetty liukuesteen runkoon 2 ja joka on valmistettu metallista tai kulutusta kestävästä erikoismuovista. Liukuesteen rungon toiseen päähän on sovitettu rungon pohjalaippa 4, joka osaltaan määrittää liukuesteen ominaispistovoimaa.

Rungon 2 ympärille on kiinnitetty oleellisesti liikkumattomasti vaippa 10 3. Se on valmistettu ainakin osittain polymeerimateriaalista, jonka jäykkyys on voimakkaasti lämpötilasta riippuvainen. Vaipan 3 rungon pohjalaipan 4 puoleiseen päähän on muodostettu vaipan pohjalaippa 5, jonka läpimitta on oleellisesti rungon pohjalaipan 4 läpimittaa suurempi.

Rungon 2 suurin läpimitta on likipitäen sama kuin vaipan pohjalai-15 pan 5 läpimitta. Siten liukueste on helppo asentaa renkaassa olevaan liukues-teelle tarkoitettuun reikään.

Keksintö toimii seuraavasti. Nolla-asteen yläpuolella olevissa lämpötiloissa on polymeerimateriaalia sisältävän vaipan 3 ja sen pohjalaipan 5 jäykkyys suuruudeltaan likipitäen sama kuin ympäröivän renkaan kumiainek-20 sen. Vaippa 3 ja sen pohjalaippa 5 osallistuu liukuesteen pistovoiman muodostukseen liukuestettä renkaan kulutuspinnan tasoon painettaessa hyvin vähän tai ei lainkaan. Tällöin liukuesteen rungon pohjalaippa 4 - sen pinta-ala -pääasiassa määrää pistovoiman tason. Näin ollen liukuesteen pistovoima on selvästi alhaisempi normaaliin kiinteään nastaan verrattuna.

25 Lämpötilan laskiessa alle nollapisteen vaipan 3 polymeerimateriaali :,v kristallisoituu, minkä seurauksena se jäykistyy oleellisesti. Vaipan 3 ja sen : pohjalaipan 5 jäykistyminen johtaa siihen, että pistovoimaa määräävä pohja- *:·*: laippojen pinta-ala kasvaa oleellisesti, mistä seuraa liukuesteen pistovoiman voimakas kasvu. Kun renkaan ajolämpötila käytännössä on keskimäärin 10 °C 30 korkeampi kuin ulkoilman, asettuu pistovoiman kasvu lämpötila-alueelle noin -.·. 10 °C, eli olosuhteisiin, jossa tiesuolaus ei enää sulata ajoradalla olevaa jäätä.

Edellä kuvatulla tavalla voidaan säätää liukuesteen tiehen kohdis- » · ';'' tamaa pistovoimaa. Pistovoiman säätymisestä seuraa vähäisempi päällysteku- luminen erityisesti taajamanopeuksilla. Myös renkaan aiheuttama melu ulos-35 päin ja sisällä ajoneuvossa vähenee käytettäessä rengasta sulatien olosuh-. · * ·, teissä.

* · 115621 4

Vaipan (3) massa on sen materiaalista johtuen hyvin alhainen. Tämän ansiosta liukuesteen kokonaismassa on nykyisiä liukuesteitä pienempi, mistä seuraa aikaisempaa vähäisempi päällystekuluminen myös maantieno- peuksilla.

5 Vaipan 3 polymeerimateriaali materiaali on esimerkiksi kauppani mellä Adiprene® tunnettua elastomeerimateriaalia tai muuta vastaavaa materiaalia, jonka jäykkyys muuttuu oleellisesti sopivalla lämpötila-alueella.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella patentti-10 vaatimusten puitteissa.

» I » ) · t I I > · ' I · * » · 9 4 « * · » t • · * ·

> I I

* * * · * ♦ f t I » • ·

Claims (5)

1. Ajoneuvon talvirenkaan liukueste, joka käsittää kärjen (1) ja siihen kiinnitetyn rungon (2), joka runko (2) käsittää rungon pohjalaipan (4), rungon (2) ympärille kiinnitetyn oleellisesti polymeerimateriaalista valmistetun vai- 5 pan (3), jonka polymeerimateriaalin jäykkyys muuttuu lämpötilan funktiona, tunnettu siitä, että vaippa (3) käsittää pohjalaipan (5), jonka läpimitta on oleellisesti suurempi kuin rungon pohjalaipan (4) läpimitta, ja että mainitun vaipan pohjalaipan (5) jäykkyys on sovitettu kasvavaksi lämpötilan laskiessa niin, että liukuesteen pistovoimaa määräävä pohjalaippojen (4, 5) pinta-ala kasvaa 10 aiheuttaen liukuesteen pistovoiman oleellisen kasvun.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liukueste, tunnettu siitä, että rungon (2) suurin halkaisija ja vaipan pohjalaipan (5) läpimitta ovat likipitäen samat. 15

3. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen liukueste, tunnettu siitä, että vaippa (3) on valmistettu ainakin osittain polymeerimateriaalista, joka on renkaan kumiaineksen kanssa vulkanoituvaa.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 2 mukainen liukueste, tunnet- t u siitä, että vaippa (3) on sovitettu liimautumaan kiinni renkaan kumiainek-seen. 1 > ·

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen liukueste, tun- . . 25 n e 11 u siitä, että kärki (1) on kovametallitappi. • 1 » i · » 115621