FI125377B - Ajoneuvon rengas - Google Patents

Description

Ajoneuvon rengas - Fördonsdäck [001] Keksintö koskee ajoneuvon rengasta, joka käsittää kulutuspinnan, joka on tarkoitettu alustaa vasten vierivään kontaktiin, johon kulutuspintaan on muodostettu kulutuspintakuvio, joka käsittää kehäuria ja poikittaisuria veden poistamiseksi alustan ja renkaan väliseltä kontaktialueelta.

[002] Ajoneuvon renkaassa on kulutuspinta, jonka tehtävänä on muodostaa vierivä kontakti alustan, kuten tien kanssa. Kulutuspintaan on muodostettu kulutuspintakuvio siten, että erisuuntaisten urien avulla kulutuspintaan muodostuu kuviopaloja eli kulutuspinta käsittää kuviopaloja ja uria. Urien tarkoituksena on saada alustalla mahdollisesti oleva vesi virtaamaan siten, että kulutuspinnan, tarkemmin kuviopalan ja tien välillä on mahdollisimman hyvä ja tiivis kontakti. Alustalla oleva vesi syrjäytetään urien avulla kuviopalojen kohdalta ensisijaisesti renkaan sivulle. Osa vedestä jää urien alueelle, jolloin rengas vierii veden ylitse siten, että vierintäkohdalla vesi virtaa uria pitkin kuviopalojen sivuitse vierintäkohdan ohi. Tieliikennekäytössä olevissa ajoneuvon renkaissa on lakisääteisesti oltava riittävän syvät urat, jotta ajoneuvo voisi turvallisesti liikkua vaihtelevissa sääolosuhteissa.

[003] Veden virtausnopeus urassa on luonnollisesti voimakkaasti riippuvainen ajoneuvon ajonopeudesta. Urien vaikutus veden virtausnopeuteen ja tilavuus-virtaan on merkittävä tekijä, kun tarkastellaan veden ja renkaan välistä kontaktia. Mikäli urat eivät pysty siirtämään riittävää määrää vettä vierintäkohdasta eli kontaktialueelta, nousee rengas alustalla olevan vesipatjan päälle niin sanottuun vesiliirtoon, jolloin renkaan ja alustan välinen kitka häviää lähes täydellisesti. Urat pyritään siten suunnittelemaan niin, että veden virtaus urassa on mahdollisimman tehokasta.

[004] Tekniikan tasosta tunnetaan aiheesta EP 1614549, joka esittää pyöri-missuunaltaan määrätyn, voimakkaasti urien avulla kuviopaloihin jaetun kulu-tuspintakuvion, jossa on poikittaisia, viistoon johtavia uria, jotka ohjaavat vettä kuviopalan kohdalta renkaan kehäurien suuntaan. Julkaisu esittää myös, että viistourien ja kehäurien risteykseen voidaan tehdä pyöristykset.

[005] Tekniikan tasosta tunnetaan myös DE102010016977A1, joka esittää poikittaisuraan tehdyn virtauksenohjaimen, jossa pitkittäissuuntaisen hie-nouran kohdalle, hienouran vastakkaiselle puolelle on muodostettu kaareva virtauksenohjain, jonka tarkoituksena on aikaansaada imu hienourasta poikittaisuraan.

[006] Tekniikan tasosta tunnetaan myös DE102010037698A1, joka esittää ke-häsuuntaiseen uraan tehdyn kuristuskohdan, jonka tarkoituksena on saada tehostettua virtausta poikittaisurasta kehäuraan.

[007] Keksinnön tavoitteena on edelleen kehittää uran virtausominaisuuksia siten, että veden virtaus urassa tehostuu. Eräänä tavoitteena on kehittää uran virtausominaisuuksia sellaisessa renkaassa, joka on malliltaan ns. ”inside-outside” -rengas, joka on siis tarkoitettu asennettavaksi ajoneuvoon aina tietty reuna ulkosyrjälle/sisäsyrjälle, mutta jossa pyörimissuuntaa ei ole ennalta määritetty. Mikäli sekä asennussuunta että pyörimissuunta olisi määrätty, tällöin samaa rengasta jouduttaisiin valmistamaan kahta mallia, ajoneuvon vasemman puoleisia ja oikeanpuoleisia renkaita, jolloin tarvitaan esim. valmistus-muotteja kaksinkertainen määrä. Jos pelkkä pyörimissuunta olisi määrätty, urien geometria voidaan optimoidaan veden virtauksen kannalta, mutta renkaan muiden ominaisuuksien osalta voidaan joutua tekemään kompromisseja. Nyt kyseessä olevan keksinnön tavoitteena on myös aikaansaada edellä mainitut ominaisuudet mahdollisimman valmistusystävällisesti ja tehokkaasti, jotta ominaisuuksiltaan huippuluokan renkaan valmistuskustannukset saadaan pidettyä mahdollisimman alhaisina.

[008] Keksinnölle on tunnusomaista, että kehäuran seinämään on muodostettu kehäuran leveyttä kaventava virtauksenohjain, joka alkaa kehäuran seinämästä, ohittaa kehäuran kavennuskohdan ja jatkuu kaarevasti poikittaisuraan muuttuen poikittaisuran seinämäksi.

[009] Tämä esitetty ratkaisu toteuttaa asetetut tavoitteet. Veden virtaussuun-nassa kehäuran ja poikittaisuran risteyskohtaan järjestetyn virtauksenohjaimen on havaittu tehostavan selvästi veden poikittaista virtausta ja vähentävän renkaan vesiliirtoherkkyyttä. Virtauksenohjaimen eräs ominaisuus on, että se aikaansaa huomattavan pyörteilyn vähentymisen, jonka seurauksena veden poistuminen tehostuu. Virtauksenohjaimen leveyttä kaventava piirre kuristaa virtausta kehäurassa, jolloin veden paine laskee ja virtausnopeus kasvaa. Tämän jälkeen virtauksenohjaimen läheisyydessä oleva vesi pysyy virtausmie-lessä lähellä virtauksenohjaimen pintaa ja seuraa kaarevasti poikittaisuraan jatkuvaa pintaa. Näin vesi ”joutuu” helpommin poikittaisuraan eikä voi jatkaa matkaansa kehäuraa pitkin tai kuviopalan pintaa pitkin.

[010] Erään suoritusmuodon mukaisesti virtauksenohjain on muodostettu ke-häurassa virtaavan veden ohjaamiseksi siten, että kehäuran leveyden kaven-nuskohta on järjestetty kehäurassa virtaavan veden paineen hetkelliseksi muuttamiseksi ja virtausnopeuden kiihdyttämiseksi sekä pyörteilyn vähentämiseksi, jolloin virtauksenohjaimen kaaren jatkuminen poikittaisuraan on sovitettu veden virtaussuunnan muuttamiseksi kehäsuuntaisesta poikittaissuuntaiseksi. Erään suoritusmuodon mukaisesti virtauksenohjain on muotoiltu aikaansaamaan virtaukseen ensin venturi-efekti ja sitten coanda-efekti. Venturi-efekti aikaansaa kuristuksen avulla virtausnopeuden kiihtymisen ja coanda-efekti pitää virtaavan veden ”kiinni” virtauksenohjaimen pinnassa, jolloin virtaus seuraa virtauksenohjaimen pintaa muuttaen suunnan kehäsuuntaisesta poikittaissuuntaiseksi.

[011] Erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti kehäuran kapein kohta on virtauksenohjaimen kohdalla. Tällä tavalla varmistetaan, että virtausnopeus kehäurassa muuttuu juuri sopivalla tavalla nimenomaan virtauksenohjaimen kohdalla.

[012] Virtauksenohjain voidaan järjestää muutamalla eri tavalla ajoneuvon renkaassa. Eräs suoritusmuoto on, että virtauksenohjain on renkaan vierimis-suunnassa poikittaisuran etupuolella. Toinen suoritusmuoto on, että virtauksenohjain on renkaan vierimissuunnassa poikittaisuran takapuolella. Kolmas suoritusmuoto on, että virtauksenohjain on renkaan vierimissuunnassa poikittaisuran sekä etupuolella että takapuolella. Eräs tähän valintaan vaikuttava tekijä on se, että onko kyseessä pyörimissuunnaltaan määrätty rengas tai onko kyseessä ”insid-outside” - mallinen rengas. Vierivän renkaan ylittäessä alustalla olevan vesikerroksen virtausta tapahtuu kehäurassa kumpaankin suuntaan, jolloin kukin näistä esitellyistä suoritusmuodoista toimii, mutta vaikutus on hieman toisistaan poikkeava.

[013] Seuraavassa keksintöä esitellään tarkemmin oheisiin kuvioihin viitaten, joissa kuvioissa: - kuviossa 1A (FIG. 1A) on esitetty eräs suoritusmuoto ajoneuvon kulutuspin-nasta, jossa on mainittu virtauksenohjain, - kuviossa 1B, 1C, 2A, 2B, 2C, 2Cc, 2Cd ja 2D on esitelty eräitä suoritusmuotoja keksinnöstä.

[014] Kuviossa 1A on esitetty ajoneuvon rengas 1, joka käsittää kulutuspinnan 2, joka on tarkoitettu alustaa vasten vierivään kontaktiin, johon kulutuspintaan 2 on muodostettu kulutuspintakuvio 20, joka käsittää kehäuria 25 ja poikit-taisuria 26 veden poistamiseksi alustan ja renkaan 1 väliseltä kontaktialueelta. Kehäuran 25 seinämään 251 on muodostettu kehäuran 25 leveyttä kaventava virtauksenohjain 259, joka alkaa kehäuran 25 seinämästä 251, ohittaa kehä-uran 25 kavennuskohdan 250 ja jatkuu kaarevasti poikittaisuraan 26 muuttuen poikittaisuran 26 seinämäksi 261. Kuviossa 1A on havainnollistettu veden tai muun alustalla olevan nesteen tai sohjon virtausta urissa virtausnuolien s avulla, kuviossa 1A (kuten muissakin tämän selostuksen liitteenä olevissa kuvioissa) renkaan keskiön tarkoitettu etenemissuunta on siis nuolen C suuntaan eli alhaalta ylöspäin, jolloin vierivästi etenevä rengas syrjäyttää vettä edellään liikesuuntaan eli virtausnuolien s suuntaan. Virtausnuolet s esittävät miten vir-tauksenohjaimen 259 kohdalla virtaus kuristuu, jolloin kuviossa virtausnuolien s välinen etäisyys pienenee. Kavennuskohdan 250 jälkeen virtaus jakaantuu kahteen suuntaan, osa virtauksesta seuraa virtauksenohjaimen poikittaisuran seinämäksi 261 muuttuvaa pintaa ja osa jatkaa kehäuraa 25 eteenpäin. Kehä-uran 25 kapein kohta on virtauksenohjaimen 259 kohdalla, muualla leveys on tyypillisesti suurempi, kuten kuviossa on esitetty kehäuran leveyttä muissa kohdissa viitenumerolla 252.

[015] Edelleen virtauksenohjain 259 on muodostettu kehäurassa vihaavan veden ohjaamiseksi siten, että kehäuran leveyden kavennuskohta 250 on järjestetty kehäurassa 25 vihaavan veden paineen hetkelliseksi muuttamiseksi ja virtausnopeuden kiihdyttämiseksi sekä pyöheilyn vähentämiseksi, jolloin virtauk-senohjaimen 259 kaaren jatkuminen poikittaisuraan 26 on sovitettu veden vir-taussuunnan muuttamiseksi kehäsuuntaisesta poikittaissuuntaiseksi. Edullisimmin vihauksenohjain 259 on muotoiltu aikaansaamaan vihaukseen ensin venturi-efekti ja sitten coanda-efekti.

[016] Kuviossa 1A on esitetty suoritusmuoto, jossa vihauksenohjain 259 on renkaan 1 vierimissuunnassa poikittaisuran 26 etupuolella. Erään toisen suoritusmuodon (esitetty kuviossa 1B) mukaisesti vihauksenohjain 259 on renkaan 1 vierimissuunnassa poikittaisuran 26 takapuolella. Edelleen erään suoritusmuodon mukaisesti (esitetty kuviossa 1C) vihauksenohjain 259 on renkaan 1 vierimissuunnassa poikittaisuran 26 sekä etupuolella että takapuolella.

[017] Kuvioissa 2A, 2B, 2C ja 2D on esitetty erilaisia suoritusmuotoja virtauk-senohjaimista. Eli tarkemmin jokaisessa kuvioista 2A - 2D on esitetty kehä-uran 25 ja poikittaisuran 26 risteyskohta. Eli kuviossa olevat geometriat esittävät kahta kuviopalaa 21 ja yhtä kehäuran 25 sisäseinämää. Näiden väliin muodostuu tuo mainittu risteyskohta. Kuvion 2A ylempään kuviopalaan on havainnollisuuden vuoksi piirretty pistekatkoviiva, joka muodostaisi kyseisen ku-viopalan kehäuraa 251 vastaavan sivuseinämän 251 tavanomaisessa tekniikan tason mukaisessa kuviopalassa. Eli pistekatkoviivan oikealla puolella oleva alue on tässä suoritusmuodossa tuo nyt kyseessä oleva virtauksenohjain 259.

[018] Kuviossa 2A on esitetty virtausohjaimen ”perussuoritusmuoto”, jossa vir-tauksenohjaimen muodot ovat erityisen pyöreät, jolloin virtaus ”tarttuu” hyvin virtauksenohjaimen pintaan. Tässä suoritusmuodossa virtauksenohjain 259 on muodostettu kehäuran 25 syvyyssuunnassa R (eli kohtisuorassa kuvatasoon nähden) suoraksi. Normaalisti käytössä olevissa henkilöauton rengaskokojen ollessa kyseessä virtauksenohjaimen 259 kaarevuussäde r on 2-15 mm. Edelleen edullisen suoritusmuodon mukaisesti virtauksenohjaimen 259 pituus kehäuran suunnassa on poikittaisuran leveys ±25%. Erään suoritusmuodon mukaisesti virtauksenohjaimen 259 pituus kehäuran 25 suunnassa on 40 - 60 % vastaavan kuviopalan 21 pituudesta. Tällaisilla mitoituksilla virtaus ehtii hyvin ”kehittyä” suoralla osuudella kunnes virtauksenohjaimen muoto alkaa kuristaa kehäuran leveyttä ennen seuraavaa poikittaisuraa.

[019] Edelleen kuvion 2A mukaisen suoritusmuodon virtauksenohjain 259 muodostuu kaarimaisesta pinnasta, jossa kaaren alkukohtaan kehäuran 25 seinämään 251 on muodostettu virtauksenohjaimeen 259 nähden vastakkaissuuntainen alkupyöristys 2590. Edullisesti tämän alkupyöristyksen 2590 säde on 0,5 - 5 mm, jolloin sillä ei ole mainittavaa vaikutusta pyörteilyyn.

[020] Kuviossa 2B on esitetty suoritusmuoto, joka vastaa hyvin pitkälti kuviossa 2A esitettyä suoritusmuotoa, mutta jonka muodot ovat hieman kulmik-kaammat eli käytetyt pyöristyssäteet ovat kuviossa 2A esitettyä pienemmät. Erityisenä piirteenä voidaan todeta kohta, jossa virtauksenohjain 259 muuttuu poikittaisuran seinämäksi 261. Tässä suoritusmuodossa tuo kohta on muotoiltu käsittämää irroitusreunan 2611 eli kohdan, jossa virtaus helposti irtoaa poikittaisuran seinämästä 261 ja muuttuu voimakkaan turbulenttiseksi. Kuvioiden 2A ja 2B mukaisissa suoritusmuodoissa virtauksenohjain 259 on muodostettu ke- häuran 25 syvyyssuunnassa R kuviopalan 21 seinämän 251, 261 kanssa samansuuntaiseksi.

[021] Kuviossa 2C esitetty suoritusmuoto vastaa päältä katsottuna muodoltaan kuvion 2A mukaista suoritusmuotoa, mutta jossa virtauksenohjain 259 on muodostettu kehäuran 25 syvyyssuunnassa R kuperaksi. Kuviossa 2Cc tämä sama piirre on esitetty kehäuran 25 suunnasta katsottuna, jolloin mainittu sy-vyyssuuntainen kuperuus tai kaarevuus käy selvästi ilmi. Erään suoritusmuodon mukaisesti syvyyssuuntainen kuperuus on säteeltään 25 - 100% uuden renkaan urasyvyydestä. Tällä tavalla voidaan vaikuttaa virtaukseen myös urien 25, 26 syvyyssuunnassa.

[022] Kuviossa 2Cd on esitetty eräs suoritusmuoto, jossa virtauksenohjain 259 on muodostettu kehäuran 25 syvyyssuunnassa R kuviopalan 21 seinämän 251, 261 kanssa kiilamaiseksi tai kuperasti kiilamaiseksi. Myös tällä tavalla voidaan vaikuttaa virtaukseen myös urien 25, 26 syvyyssuunnassa.

[023] Kuviossa 2D esitetyssä suoritusmuodossa on kuviota 2B vastaava muoto päältä katsottuna, mutta kuvion 2Cc tai 2Cd mukainen syvyyssuuntainen kuperuus. Vaikutus on samanlainen kuin edellä on selostettu.

[024] Edellä esitetyt suoritusmuodot soveltuvat erityisen hyvin ajoneuvon renkaisiin, joissa poikittaisuran 26 suunta on renkaan 1 aksiaalisuuntaan A verrattuna kulmassa noin a = 0°, kuitenkin a < ± 15°. Erityisesti määrittämättömän pyörimissuunnan ”inside-outside”-geometrialla toteutetussa renkaassa esitetty ratkaisu toimii hyvin. Ajoneuvon renkaan valmistaja määrittelee, milloin rengas on malliltaan inside-outside -rengas, jolloin se on merkitty asennettavaksi ajoneuvoon ennalta määrätty reuna ulospäin.

[025] Keksintö ja sen eri suoritusmuodot eivät rajoitu edellä esitettyihin esimerkkeihin toteutusmuodoista. Esitetyt yksittäiset piirteet voivat esiintyä keksinnön mukaisessa ratkaisussa riippumatta muista esitetyistä yksittäisistä piirteistä. Suojavaatimusten sisältämät tunnuspiirteiden olemassaoloa kuvaavat ilmaukset ovat avoimia siten, että tunnuspiirteiden esittäminen ei poissulje ratkaisusta sellaisia tunnuspiirteitä, joita ei ole esitetty itsenäisissä tai epäitsenäisissä suojavaatimuksissa.

Kuvioissa esitetyt viitenumerot: 1 ajoneuvon rengas 2 kulutuspinta 20 kulutuspintakuvio 21 kuviopala 25 kehäura 250 kavennuskohta 251 kehäuran seinämä 252 kehäuran leveys (muualla kuin virtauksenohjaimen kohdalla) 259 virtauksenohjain 2590 virtauksenohjaimen alkupyöristys 26 poikittaisura 260 poikittaisuran keskilinjan puoleinen pää 261 poikittaisuran seinämä A aksiaalisuunta C kehäsuunta R radiaalisuunta (eli urien syvyyssuunta) CL renkaan keskilinja r virtauksenohjaimen kaarevuus s virtausviiva

Claims (17)

1. Ajoneuvon rengas (1), joka käsittää kulutuspinnan (2), joka on tarkoitettu alustaa vasten vierivään kontaktiin, johon kulutuspintaan (2) on muodostettu kulutuspintakuvio (20), joka käsittää kehäuria (25) ja poikittaisuria (26) veden poistamiseksi alustan ja renkaan (1) väliseltä kontaktialueelta, tunnettu siitä, että kehäuran (25) seinämään (251) on muodostettu kehäuran (25) leveyttä kaventava virtauksenohjain (259), joka alkaa kehäuran (25) seinämästä (251), ohittaa kehäuran (25) kavennuskohdan (250) ja jatkuu kaarevasti poikit-taisuraan (26) muuttuen poikittaisuran (26) seinämäksi (261).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että virtauksenohjain (259) on muodostettu kehäurassa virtaavan veden ohjaamiseksi siten, että kehäuran leveyden kavennuskohta (250) on järjestetty kehäurassa (25) virtaavan veden paineen hetkelliseksi muuttamiseksi ja virtausnopeuden kiihdyttämiseksi sekä pyörteilyn vähentämiseksi, jolloin virtauk-senohjaimen (259) kaaren jatkuminen poikittaisuraan (26) on sovitettu veden virtaussuunnan muuttamiseksi kehäsuuntaisesta poikittaissuuntaiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että virtauksenohjain (259) on muotoiltu aikaansaamaan virtaukseen ensin venturi-efekti ja sitten coanda-efekti.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että kehäuran (25) kapein kohta on virtauksenohjaimen (259) kohdalla.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että virtauksenohjain (259) on renkaan (1) vierimissuunnassa poikittaisuran (26) etupuolella.

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että virtauksenohjain (259) on renkaan (1) vierimissuunnassa poikittaisuran (26) takapuolella.

7. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että virtauksenohjain (259) on renkaan (1) vierimissuunnassa poikittaisuran (26) sekä etupuolella että takapuolella.

8. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että virtauksenohjain (259) on muodostettu kehäuran (25) syvyyssuunnassa R kuviopalan (21) seinämän (251,261) kanssa samansuuntaiseksi.

9. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että virtauksenohjain (259) on muodostettu kehäuran (25) syvyyssuunnassa R kuperaksi.

10. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että virtauksenohjain (259) on muodostettu kehäuran (25) syvyyssuunnassa R kuviopalan (21) seinämän (251, 261) kanssa kiilamaiseksi tai kuperasti kiilamaiseksi.

11. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että virtauksenohjaimen (259) kaarevuussäde on 2-15 mm.

12. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että virtauksenohjaimen (259) pituus kehäuran (25) suunnassa on poikit-taisuran leveys ±25%.

13. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä virtauksenohjaimen (259) pituus kehäuran (25) suunnassa on 40 - 60 % vastaavan kuviopalan (21) pituudesta.

14. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että poikittaisuran (26) suunta on renkaan (1) aksiaalisuuntaan (A) verrattuna kulmassa noin a = 0° kuitenkin a &lt; ± 15°.

15. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että kaaren alkukohtaan kehäuran (25) seinämään (251) on muodostettu virtauksenohjaimen (259) kaareen (r) nähden vastakkaissuuntainen alkupyö-ristys (2590).

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että alku pyöristyksen (2590) säde on 0,5 - 5 mm.

17. Patenttivaatimuksen 9 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että syvyyssuuntainen kuperuus on säteeltään 25 - 100 % uuden renkaan urasyvyydestä.