FI126308B - Ajoneuvon rengas - Google Patents

Description

Ajoneuvon rengas - Fordonsdäck [001] Keksintö koskee ajoneuvon rengasta, joka käsittää kulutuspinnan, joka on tarkoitettu alustaa vasten vierivään kontaktiin ja johon kulutuspintaan on asennettu liukuestenastoja, jotka käsittävät: - pitkänomaisen nastarungon, jossa on nastareiän pohja-alueelle sijoittuva pohjalaippa ja siitä ylöspäin suuntautuvan varsiosan sekä - nastarunkoon kiinnitetyn tapin, joka on eri materiaalia, kuten kovametallia, kuin mainittu nastarunko, ja joka tappi sijaitsee nastarungon sisällä ja tulee esille sen ulkopäästä.

[002] Ajoneuvon renkaiden alalla on tunnettua asentaa varsinkin lumisia ja jäisiä alustoja varten kehitettyihin talvirenkaisiin metallisia liukuestenastoja pidon parantamiseksi. Nastojen tehtävänä on pureutua jäähän ja muodostaa siten mekaaninen liitos alustan ja renkaan välille siksi lyhyeksi hetkeksi, kun nasta on kontaktissa alustaan renkaan vieriessä kyseisen alustankohdan yli. Nasta käsittää tyypillisesti kevytmetallista tai vastaavasta muodostetun nastarungon ja kovametallista muodostetun tapin, jolloin varsinaisesti vain tappi on tarkoitettu kontaktiin alustan kanssa.

[003] Tekniikan tasosta tunnetaan useita erilaisia kovametallitapin poikkileikkauksen muotoja. Muun muassa WO 98/56976 esittelee useimmat perusmuodot (kolmio, puoliympyrä, neliö, yms.) asetettuna sattumanvaraiseen orientaatioon nastan pituusakselin suhteen. Patenttijulkaisut US 7900669 ja RU 2319617 esittävät neliönastan orientoimisen siten, että neliön diagonaali on tietyn vaihteluvälin sisällä yhdensuuntainen renkaan kehäsuunnan kanssa.

[004] Tekniikan tasosta tunnetaan myös US 6374886, joka esittää niin sanotun lamellinastoilla varustetun ajoneuvon renkaan. Julkaisussa esitetään, että la-mellinastojen suuntauksen ja layoutin avulla voidaan vaikuttaa renkaan pituussuuntaiseen ja poikittaissuuntaiseen pito-ominaisuuteen.

[005] Nyt kyseessä olevan keksinnön tavoitteena on edelleen kehittää nasta-renkaita ja niiden pito-ominaisuuksia. Keksinnön eräänä tavoitteena on tarjota uudentyyppinen liukuestenastoilla varustettu ajoneuvon rengas, jossa on aiempaan verrattuna eri tavalla järjestetyt liukuestenastat. Tämän avulla pyritään aiempaa pienemmällä nastavoimalla saamaan aikaan entistäkin tehokkaampi pureutuminen jäähän.

[006] Keksinnön mukaiselle ajoneuvon renkaalle on tunnusomaista mitä on määritelty itsenäisessä patenttivaatimuksessa.

[007] Eräs keksinnön mukainen ajoneuvon rengas käsittää kulutuspinnan, joka on tarkoitettu alustaa vasten vierivään kontaktiin ja johon kulutuspintaan on asennettu liukuestenastoja, jotka käsittävät: - pitkänomaisen nastarungon, jossa on nastareiän pohja-alueelle sijoittuva pohjalaippa ja siitä ylöspäin suuntautuvan varsiosan sekä - nastarunkoon kiinnitetyn tapin, joka on eri materiaalia, kuten kovametallia, kuin mainittu nastarunko, ja joka tappi sijaitsee nastarungon sisällä ja tulee esille sen ulkopäästä, jolloin kulutuspinnan leveydelle on muodostettu ainakin kaksi renkaan ke-häsuuntaista vyöhykettä, joille on asennettu toisiinsa verrattuna erilaisia liukuestenastoja, joissa on toisistaan poikkeava tapin poikkileikkaus.

[008] Erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti mainitut kehäsuuntaiset vyöhykkeet ovat keskivyöhyke ja reunavyöhyke. Edelleen erään suoritusmuodon mukaisesti keskivyöhyke käsittää noin 30 - 70 % kulutuspinnan leveydestä ja sijaitsee leveyssuunnassa kulutuspinnan keskialueella. Vastaavasti reunavyöhykkeet tai reunavyöhyke, joka on noin 20 % - 70 % kulutuspinnan leveydestä, sijaitsee kulutuspinnan toisella tai molemmilla reuna-alueilla. Tätä reuna-aluetta voidaan kutsua myös renkaan olkapääalueeksi. Piirteiden tarkoituksena on vaikuttaa liukuestenastojen aikaansaamaan efektiin siten, että koska keskivyöhykkeen alueella rengas on tyypillisesti reuna-aluetta joustavampi, niin sillä alueella vaikutetaan erityisesti kehäsuuntaisiin voimakomponentteihin, kiihdytyspitoon ja jarrutuspitoon. Reunavyöhykkeellä vaikutetaan puolestaan erityisesti kaarreajossa vaikuttavaan sivuttaisvoimiin eli poikittaissuuntaisiin voimakomponentteihin. Edellä esitetyt prosenttiosuudet leveydestä ovat hyvin suuntaa-antavia ja voivat helposti vaihdella esimerkiksi 10 % kumpaankin suuntaan.

[009] Erään sovellusmuodon mukaan keskivyöhykkeellä käytettävät liukues-tenastat ovat tapin poikkileikkaukselta pyöreät, ovaalit tai muuten pyöristetyt. Erään toisen sovellusmuodon mukaan tapin poikkileikkaus on renkaan pituussuuntaa vastaan orientoitu suorakaide-, vinoneliö- tai ovaalimuoto. Tämä perustuu siihen seikkaan, että keskialueella renkaan joustavuus aiheuttaa reunaa suuremman luistamattoman ajan jarrutettaessa jäällä tai liukkaalla alustalla. Tällöin on edullista käyttää tapin poikkileikkauksen muotoa, joka on pituussuuntaiselta jääkitkantuottokyvyltään paras mahdollinen, ts. nastan tapin otsa-pinta on suurempi jarrutus ja kiihdytyssuunnassa verrattuna sivusuuntaan. Pyöreää tappia käytettäessä tätä suuntauseroa ei luonnollisestikaan ole, vaan kaikki suunnat ovat yhtä hyviä. Keskivyöhykkeellä pyöreä tappi toimii kuitenkin vähintään kohtuullisen hyvin.

[010] Erään sovellusmuodon mukaan reunavyöhykkeellä käytettävät liukues-tenastat ovat tapin sivusuuntaan osoittavalta otsapinnalta suurempia verrattuna keskivyöhykkeen tapin sivusuuntaiseen otsapinta-alaan. Tällöin nastan ko-vametallitapin muoto on edullisesti renkaan sivusuuntaa vasten orientoitu neliö, suorakaide, vinoneliö, vinosuorakaide, 5-kulmio, 6-kulmio, 7-kulmio, 8-kulmio, edellä mainittuja vastaavasti tähtimäinen tai muu vastaava. Tällöin vastaavasti voidaan kompensoida reuna-alueella renkaan aikaansaamaa lyhyempikestoista pistoa tehokkaammin alustaan pureutuvalla tapin muotoilulla ja erityisesti ottaen huomioon muuttuva voiman suunta. Edelleen tässä voidaan myös huomioida, että renkaan ulkoreuna on tyypillisesti kaarreajossa erityisesti kuormittuva alue, jolloin reunavyöhykkeelle sijoitetut tehokkaasti pureutuvat liukuestenastat saavat lisätehoa tästä muuttuvasta kuormitustilanteesta.

[011] Edelleen erään suoritusmuodon mukaisesti reunavyöhykkeellä käytettävät liukuestenastat ovat tapin poikkileikkaukselta särmikkäämmät kuin keskivyöhykkeellä käytettävät liukuestenasta, jolloin reunavyöhykkeellä käytettävän liukuestenastan tapin suhdeluku s = p/A, jossa p on tapin piiri ja A on tapin poikkipinta-ala, on suurempi kuin keskivyöhykkeellä käytettävän liukuestenastan tapin vastaava suhdeluku.

[012] Kovametallilla tarkoitetaan tässä yhteydessä muun muassa tunnetun tekniikan mukaista kovametallia. Kovametalli on tyypillisesti kulutusta kestävä metallinen komposiittimateriaali, joka voi sisältää volframia karbidiyhdisteenä ja sidosaineena on yleisimmin koboltti. Seoksissa voi olla mukana myös titaani-, tantaali-, molybdeeni- tai vanadiinikarbidia. Myös erilaiset lujuus- ja kulu-tusominaisuuksiltaan kovametallia vastaavat keraamipohjaiset materiaalit tai erityisen kulutusta kestävät polymeerit voidaan tässä yhteydessä luokitella ko-vametalliin rinnastettavaksi materiaaliksi.

[013] Poikkileikkaukseltaan erimuotoisten tappien sijoittelulla kulutuspinnan alueella liukuestenastoilla varustetun ajoneuvon renkaan ominaisuuksiin voidaan huomattavastikin vaikuttaa. Samoin vaikutusta on ei-pyörähdyssymmetrisen poikkileikkauksen orientaatiolla kehäsuuntaan eli vie-rimissuuntaan nähden. Nyt tämän sijoittelun avulla saadaan lisäparametri vaikuttamaan alustan ja renkaan väliseen dynamiikkaan. On luonnollisestikin huomattava, että kehäsuunnassa liukuestenastat ovat toisiinsa verrattuna yhtäjaksoisesti sijoitettu, jotta renkaan yhden vierähdyksen aikana ei tapahtuisi pidossa merkittäviä muutoksia.

[014] Edelleen erään suoritusmuodon mukaisesti mainitut reunavyöhykkeelle sijoitetut liukuestenastat on orientoitu renkaan kehäsuuntaan nähden diago-naalisuuntaisiksi. Tällöin geometria muodostaa diagonaalisuuntaisesti orientoidun neliönastan tapaan erittäin hyvin alustaan pureutuvan liukuestenastan, jossa yksittäisten liukuestenastojen muodostama kuvio pureutuu erittäin hyvin alustaan varsinkin kaarreajossa.

[015] Seuraavassa keksintöä selostetaan oheisiin kuvioissa esitettyihin suoritusmuotoihin viitaten, joissa kuvioissa - kuviossa 1 esitetään yleiskuva ajoneuvon renkaan kulutuspinnasta, jossa on liukuestenastoja ja josta käy ilmi reunavyöhyke ja keskivyöhyke, - kuviossa 1 a esitetään yksityiskohta kuvion 1 keskivyöhykkeellä käytettävästä tapin poikkileikkauksesta, - kuviossa 1 b esitetään yksityiskohta kuvion 1 reunavyöhykkeellä käytettävästä tapin poikkileikkauksesta, - kuviossa 2 esitetään erään suoritusmuodon mukainen ajoneuvon rengas, jossa on reunavyöhykkeellä ja keskivyöhykkeellä erilaiset liukuestenastat, - kuviossa 3 esitetään erään toisen suoritusmuodon mukainen ajoneuvon rengas, jossa on reunavyöhykkeellä ja keskivyöhykkeellä erilaiset liukuestenastat, - kuviossa 4 esitetään eräs suoritusmuoto liukuestenastan rakenteesta.

[016] Kuviossa 1 on esitettynä ajoneuvon rengas 1, joka käsittää kulutuspin-nan 2, joka on tarkoitettu alustaa vasten vierivään kontaktiin ja johon kulutus-pintaan on asennettu liukuestenastoja 5, jotka käsittävät: - nastarunkoon 50 kiinnitetyn tapin 59, joka on eri materiaalia, kuten kovame-tallia, kuin mainittu nastarunko 50, ja joka tappi 59 sijaitsee nastarungon 50 sisällä ja tulee esille sen ulkopäästä, - kulutuspinnan 2 leveydelle on muodostettu ainakin kaksi renkaan kehäsuun-taista vyöhykettä, joille on asennettu toisiinsa verrattuna erilaisia liukuestenastoja 5, joissa on toisistaan poikkeava tapin 59 poikkileikkaus. Kuviossa 1 esitetyssä suoritusmuodossa nämä mainitut kehäsuuntaiset vyöhykkeet ovat keskivyöhyke 21 ja reunavyöhyke 22, joita havainnollistetaan kuvion alareunassa olevilla nuolilla. Keskivyöhyke 21 käsittää noin 30 - 70 % kulutuspinnan 2 leveydestä ja sijaitsee leveyssuunnassa ainakin kulutuspinnan 2 keskialueella.

Vastaavasti reunavyöhykkeet 22 tai reunavyöhyke 22, joka on noin 20% -70 % kulutuspinnan 2 leveydestä, sijaitsee kulutuspinnan toisella tai molemmilla reuna-alueilla. Edellä esitetyn lisäksi voidaan toteuttaa esimerkiksi sellainen suoritusmuoto, jossa on kahden reunavyöhykkeen sijasta yksi reunavyöhyke, jolloin se olisi todennäköisimmin inside-outside -tyyppisessä renkaassa ulkoreunalla. Tällöin jakosuhde 1/3 reunavyöhykettä ja 2/3 keskivyöhykettä on esimerkiksi varsin toimiva ratkaisu.

[017] Erään suoritusmuodon mukaisesti keskivyöhyke 21 ja reunavyöhyke 22 voivat olla osittain päällekkäiset, jolloin osa reunavyöhykkeen liukuestenastois-ta 5 sijaitsee leveyssuunnassa kulutuspinnan 2 keskivyöhykkeellä 21 ja osa keskivyöhykkeen 21 liukuestenastoista 5 sijaitsee leveyssuunnassa reunavyöhykkeellä 22. Tällöin mainittujen vyöhykkeiden raja muodostaa sik-sak-kuvion (ei esitetty kuvioissa).

[018] Eri vyöhykkeille sijoitettavien liukuestenastojen ominaisuudet voidaan valita siten, että keskivyöhykkeellä painotus on pituussuuntaisella pidolla ja reunavyöhykkeellä sivuttaissuuntaisella pidolla. Erityisesti jääpito on tässä keskeinen tarkasteltava ominaisuus, jolloin toisiinsa verrattaessa keskivyöhykkeellä on pituussuuntaan eli renkaan vierimissuuntaan jääpidoltaan paremmat liukuestenastat ja reunavyöhykkeellä on puolestaan keskivyöhykkeeseen verrattuna paremman sivuttaisen jääpidon tarjoavat liukuestenastat. Erään suoritusmuodon mukaisesti valitaan otsapinta-alaltaan kyseiseen painotettavaan suuntaan suurempi liukuestenastan tappi kyseiselle vyöhykkeelle.

[019] Kuviossa 2 on esitettynä sama ajoneuvon renkaan pintamalli eli sama kulutuspinnan kuviointi kuin kuviossa 1, mutta keskivyöhykkeelle 21 ja reunavyöhykkeelle 22 on valittu kuvioon 1 verrattuna erilaiset liukuestenastat 5, joiden tapit 59 ovat erilaiset. Kuviossa 2 esitetyssä suoritusmuodossa keskivyöhykkeellä 21 on pyöreällä tapilla varustetut liukuestenastat 5 ja reunavyöhykkeellä on modifioitu 6-kulmainen tappi 59, joka on orientoitu suurempi otsapinta-ala sivusuuntaan. Nastarungon 50 orientaatio mukailee tapin 59 orientaatiota.

[020] Erään suoritusmuodon mukaisesti muodot voidaan valita siten, että reunavyöhykkeellä 22 käytettävät liukuestenastat 5 ovat tapin 59 poikkileikkaukselta särmikkäämmät kuin keskivyöhykkeellä käytettävät liukuestenasta 5, jolloin reunavyöhykkeellä käytettävän liukuestenastan tapin 59 suhdeluku s = p/A, jossa p on tapin piiri ja A on tapin poikkipinta-ala, on suurempi kuin keski-vyöhykkeellä käytettävän liukuestenastan tapin vastaava suhdeluku. Kuvioissa 1a ja 1b on esitetty eräät sovellusmuodot tämän mukaisista tapin 59 poikkileikkauksista, kuviossa 1 b on esitetty kuvion 1 keskivyöhykkeen tapin 59 muoto ja kuviossa 1 b on esitetty kuvion 1 reunavyöhykkeen tapin 59 muoto. Edellä mainittu toteutuu muun muassa kun keskivyöhykkeellä 21 käytettävät liukues-tenastat 5 ovat tapin 59 poikkileikkaukselta pyöreät, ovaalit tai muuten pyöristetyt. Vastaavasti tällöin voidaan valita, että reunavyöhykkeellä 22 käytettävät liukuestenastat 5 ovat tapin 59 poikkileikkaukselta särmikkäät, kuten neliömäiset, vinoneliöt, tähtimäiset tai vastaavat. Kuviossa 1 on esitetty suoritusmuoto, jossa molemmilla vyöhykkeillä käytetään särmikkäitä tapin 59 poikkileikkauksia, reunavyöhykkeellä on vaan särmikkäämpi muoto kuin keskialueella. Vastaavasti kuviossa 2 on esitetty suoritusmuoto, jossa keskivyöhykkeellä 21 on käytetty pyöreitä tappeja 59 ja reunavyöhykkeellä 22 on käytetty modifioitua 6-kulmiota.

[021] Erään suoritusmuodon mukaisesti mainitut toisiinsa verrattuna erilaiset liukuestenastat 5 ovat massaltaan erilaiset. Tällöin edullisesti keskivyöhykkeellä olevat liukuestenastat ovat massaltaan pienempiä kuin reunavyöhykkeellä. Edelleen erään suoritusmuodon mukaisesti mainitut toisiinsa verrattuna erilaiset liukuestenastat 5 ovat tapin 59 halkaisijalta erilaiset. Tällöin edullisesti keskivyöhykkeellä olevat liukuestenastat ovat halkaisijaltaan tai poikkileikkauksen pinta-alaltaan pienempiä kuin reunavyöhykkeellä. Edelleen erään suoritusmuodon mukaisesti reunavyöhykkeellä liukuestenastat tai tapit ovat pidempiä kuin keskivyöhykkeellä.

[022] Kuviossa 3 on esitetty eräs suoritusmuoto edellä esitettyjen periaatteiden mukaisesti nastoitetusta ajoneuvon renkaasta, jossa reunavyöhykkeellä 22 on erilaiset poikkipinta-alaltaan suuremmat liukuestenastan tapit 59 kuin keskivyöhykkeellä 21. Kuviossa 3 esitetty ajoneuvon renkaan pintamalli voisi olla käytössä esimerkiksi ”inside-outside” -tyyppisessä renkaassa, jossa valmistaja on määritellyt renkaan toisen sivun asennettavaksi ajoneuvon ulkoreunan suuntaan.

[023] Kuviossa 4 on vielä esitetty yleiskuva liukuestenastasta sivusuunnasta katsottuna, jossa liukuestenasta käsittää pitkänomaisen nastarungon 50, jossa on nastareiän pohja-alueelle sijoittuva pohjalaippa 52 ja siitä ylöspäin suuntautuvan varsiosan 51 sekä nastarunkoon 50 kiinnitetyn tapin 59, joka on eri ma teriaalia, kuten kovametallia, kuin mainittu nastarunko 50, ja joka tappi 59 sijaitsee nastarungon 50 sisällä ja tulee esille sen ulkopäästä, tässä kuviossa esitettynä yläpäästä.

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

Claims (12)

1. Ajoneuvon rengas (1), joka käsittää kulutuspinnan (2), joka on tarkoitettu alustaa vasten vierivään kontaktiin ja johon kulutuspintaan on asennettu liu-kuestenastoja (5), jotka käsittävät: - pitkänomaisen nastarungon (50), jossa on nastareiän pohja-alueelle sijoittuva pohjalaippa (52) ja siitä ylöspäin suuntautuvan varsiosan (51) sekä - nastarunkoon (50) kiinnitetyn tapin (59), joka on eri materiaalia, kuten kova-metallia, kuin mainittu nastarunko (50), ja joka tappi (59) sijaitsee nastarungon (50) sisällä ja tulee esille sen ulkopäästä, tunnettu siitä, että - kulutuspinnan (2) leveydelle on muodostettu ainakin kaksi renkaan ke-häsuuntaista vyöhykettä, joille on asennettu toisiinsa verrattuna erilaisia liu-kuestenastoja (5), joissa on toisistaan poikkeava tapin (59) poikkileikkaus, jolloin keskivyöhykkeellä (21) käytettävät liukuestenastat (5) ovat pituussuuntaiselta jääpidoltaan paremmat ja reunavyöhykkeellä (22) käytettävät liukuestenastat (5) ovat sivusuunnassa jääpidoltaan paremmat.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että mainitut kehäsuuntaiset vyöhykkeet ovat keskivyöhyke (21) ja reunavyöhyke (22).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että keskivyöhyke (21) käsittää noin 30 - 70% kulutuspinnan (2) leveydestä ja sijaitsee leveyssuunnassa kulutuspinnan (2) keskialueella.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että reunavyöhykkeet (22) tai reunavyöhyke (22), joka on noin 20% -70 % kulutuspinnan (2) leveydestä, sijaitsee kulutuspinnan toisella tai molemmilla reuna-alueilla.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että keskivyöhyke (21) ja reunavyöhyke (22) ovat osittain päällekkäiset, jolloin osa reunavyöhykkeen liukuestenastoista (5) sijaitsee leveyssuunnassa kulutuspinnan (2) keskivyöhykkeellä (21) ja osa keskivyöhykkeen (21) liukuestenastoista (5) sijaitsee leveyssuunnassa reunavyöhykkeellä (22).

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että reunavyöhykkeellä (22) käytettävät liukuestenastat (5) ovat tapin (59) poikkileikkaukselta särmikkäät, kuten neliömäiset, vinoneliöt, tähtimäiset tai vastaavat.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että reunavyöhykkeellä (22) käytettävät liukuestenastat (5) ovat tapin (59) poikkileikkaukselta särmikkäämmät kuin keskivyöhykkeellä käytettävät liukuestenas-ta (5), jolloin reunavyöhykkeellä käytettävän liukuestenastan tapin (59) suhdeluku s = p/A, jossa p on tapin piiri ja A on tapin poikkipinta-ala, on suurempi kuin keskivyöhykkeellä käytettävän liukuestenastan tapin vastaava suhdeluku.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että mainitut toisiinsa verrattuna erilaiset liukuestenastat (5) ovat massaltaan erilaiset.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että keskivyöhykkeellä olevat liukuestenastat ovat massaltaan pienempiä kuin reunavyöhykkeellä.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että mainitut toisiinsa verrattuna erilaiset liukuestenastat (5) ovat tapin (59) halkaisijalta erilaiset.

11. Patenttivaatimuksen 7 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että keskivyöhykkeellä olevat liukuestenastat ovat halkaisijaltaan tai poikkileikkauksen pinta-alaltaan pienempiä kuin reunavyöhykkeellä.

12. Patenttivaatimuksen 2 mukainen ajoneuvon rengas (1), tunnettu siitä, että reunavyöhykkeellä liukuestenastat ovat pidempiä kuin keskivyöhykkeellä. Patentkrav