FI20216181A1 - Ajoneuvon rengas - Google Patents

Abstract

Keksintö kohdistuu ajoneuvon nastarenkaaseen, joka käsittää kulutuspinnan (18), johon kulutuspintaan on sijoitettu useita liukuestenastoja (10). Nastarengas sisältää kulutuspinnan alle sijoitetun aluskerroksen (20), joka käsittää mukautuvan materiaalikerroksen (21). Liukuestenasta (10) on sijoitettu ainakin osittain mainitun aluskerroksen (20) päälle, ja nastan muoto yhdessä aluskerroksen kanssa on järjestetty tuottamaan liukuestenastalle liukuestenastan pistovoima siten, että liukuestenastan pistovoima ympäristön lämpötilan ollessa 0°C on vähintään 6 % suurempi kuin liukuestenastan pistovoima ympäristön lämpötilan ollessa 20°C, ja liukuestenastan pistovoima ympäristön lämpötilan ollessa -30°C on vähintään 20 % suurempi kuin liukuestenastan pistovoima ympäristön lämpötilan ollessa 20°C. Keksintö kohdistuu lisäksi elastomeerimateriaalin käyttöön.

Description

AJONEUVON RENGAS

Tekniikan ala

Nyt esillä oleva keksintö kohdistuu ajoneuvon ilmatäytteiseen nastarenkaaseen.

Lisäksi keksintö kohdistuu elastomeerimateriaalin käyttöön renkaassa.

Tekniikan taustaa

Ajoneuvojen renkaiden alalla on tunnettua asentaa varsinkin lumisia ja jäisiä alus- toja varten kehitettyihin nastarenkaisiin liukuestenastoja pidon parantamiseksi.

Nastojen tehtävänä on pureutua jäähän ja muodostaa siten mekaaninen liitos alustan ja renkaan välille erityisesti niitä tilanteita varten, joissa pelkän renkaan kumin ja siihen muodostetun kuvioinnin avulla ei päästä riittävään tulokseen. Liu- kuestenasta käsittää tyypillisesti llukuestenastan rungon ja liukuestenastan kärjen.

Liukuestenastan kärki, tai osa siitä, on tarkoitettu kontaktiin alustan kanssa.

Keksinnön yhteenveto

Keksinnön eräänä tavoitteena on tarjota ajoneuvon ilmatäytteinen nastarengas.

Keksinnön mukaiselle ratkaisulle on tunnusomaista mitä on määritelty itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

SN Tässä hakemuksessa esitetyn talvirenkaan avulla voidaan saavuttaa ajoalustaa

N vähemmän kuluttava nastarengas, jolla voi olla pienemmästä ajoalustan kulutta-

I vuudesta huolimatta talvirenkaalle sopivat pito-ominaisuudet. © 30

I Talvirengas käsittää renkaan rungon ja kulutuspinnan. Kulutuspintaan on järjestet- - ty liukuestenastoja. Kukin liukuestenasta voi olla sijoitettuna kulutuspintaan järjes- 00 tettyyn liukuestenastareikään. ©

QA

S 35 Yhdessä talvirenkaassa voi olla esimerkiksi 45—150 liukuestenastaa yhtä vierin- metriä kohti, sopivammin 48—120 liukuestenastaa yhtä vierinmetriä kohti ja sopi- vimmin 50—100 liukuestenastaa yhtä vierinmetriä kohti. Tällöin talvirenkaalla voi olla talvioloihin optimoidut pito-ominaisuudet. Alan ammattilainen tietää termin vie-

rinmetri. Renkaan vierintäkehä voidaan laskea kertomalla renkaan kokonaishal- kaisija luvulla 3,05.

Liukuestenasta käsittää liukuestenastan runko-osan, joka voi käsittää liukues- tenastan varsiosan sekä liukuestenastan pohjalaipan. Täten ajoneuvon nastaren- kaan liukuestenasta voi käsittää nastarungon alapäässä olevan pohjalaipan, ja pohjalaipasta poispäin suuntautuvan varsiosan. Pohjalaipan läpimitta on sopivasti suurempi kuin liukuestenastan varsiosan läpimitta. Mainittu liukuestenastan runko- osa on sopivimmin valmistettu metallista, mutta myös muita sopivia materiaaleja voidaan käyttää. Liukuestenasta käsittää tyypillisesti myös liukuestenastan kärjen, joka voi olla esimerkiksi kovametallia tai keraamia, mutta myös muita soveltuvia materiaaleja voidaan käyttää.

Nastarengas käsittää kulutuspinnan alle sijoitetun aluskerroksen, jonka kovuus voi muuttua olennaisesti ympäristön lämpötilan vaihtuessa. Tämän ansiosta ajoalus- tan kuluminen voi vähentyä olennaisesti. Mainittu aluskerros on sopivimmin järjes- tetty, ainakin osittain, liukuestenastan alapuolelle. Tällöin liukuestenastan pohja voi olla kosketuksissa mainittuun aluskerrokseen ja liukuestenasta voi painautua aluskerrosta vasten ja/tai aluskerroksen sisälle.

Liukuestenasta, sopivimmin liukuestenastan pohjalaippa, voi olla suoraan koske- tuksissa aluskerrokseen. Tällöin liukuestenastan ja aluskerroksen välissä ei ole muuta materiaalikerrosta. Vaihtoehtoisesti, liukuestenastan ja aluskerroksen väliin voi olla järjestetty esimerkiksi erillinen nastatyyny.

Nastarengas voi käsittää lisäksi aluskerroksen alapuolelle sijoitetun erillisen poh-

SN jakumikerroksen. Tällöin nastallisen renkaan ominaisuudet voivat parantua. Lisäk-

N si renkaan valmistusprosessi voi olla helpommin hallittavissa. Eräässä esimerkissä = nastarenkaassa ei ole aluskerroksen alapuolelle sijoitettua pohjakumikerrosta. Tal- o 30 löin renkaan valmistuskustannukset voivat laskea.

I

E Aluskerros voi käsittää yhtä tai useampaa polymeerimateriaalia, jonka kovuus riip- 00 puu mainitun polymeerimateriaalin lämpötilasta. Aluskerros voi käsittää elasto- © meerimateriaalia.

O 35

Aluskerros käsittää mukautuvan materiaalikerroksen. Aluskerros voi koostuu pää- osin tai kokonaan mainitusta mukautuvasta materiaalikerroksesta. Mukautuva ma-

teriaalikerros käsittää materiaalia, jonka kovuus on olennaisesti riippuvainen ym- päristön lämpötilasta.

Mukautuva materiaalikerros voi olla valmistettu materiaaliseoksesta, jonka kovuus on olennaisesti riippuvainen ympäristön lämpötilasta. Sopivimmin, aluskerros on valmistettu elastomeerimateriaalista, jonka kovuus riippuu mainitun elastomeeri- materiaalin lämpötilasta.

Rengas voi käsittää mukautuvan materiaalikerroksen lisäksi myös erillisen väliker- roksen. Tällöin välikerros on sopivimmin sijoitettu mukautuvan materiaalikerroksen ja pintakerroksen väliin. Välikerros voi olla sijoitettu siten, että se on ainakin osit- tain nastan rungon ympärillä. Välikerros voi olla esimerkiksi kumiseosta.

Eräässä suoritusmuodossa liukuestenastan yhteyteen on sijoitettu nastatyyny.

Tällöin ratkaisu käsittää sekä aluskerroksen että nastatyynyn. Aluskerroksen ja nastatyynyn yhteisvaikutuksella pistovoimaan vaikuttaminen eri ympäristön lämpö- tiloissa voi olla erityisen hallittua.

Eräässä edullisessa suoritusmuodossa aluskerros käsittää mukautuvan materiaa- likerroksen ja nastatyyny on järjestetty ainakin osittain liukuestenastan ja mukau- tuvan materiaalikerroksen väliin. Nastatyynyn ja mukautuvan materiaalikerroksen yhteisvaikutuksella tien pinnan kulumista sulakeleillä voidaan vähentää samalla kun mukautuva materiaalikerros yhdessä nastatyynyn kanssa voi olennaisesti pa- rantaa renkaan pitoa jäisellä alustalla.

Mukautuvan materiaalikerroksen ja nastatyynyn yhteisvaikutuksella pistovoimaan

SN vaikuttaminen eri ympäristön lämpötiloissa voi olla erityisen hallittua. Lisäksi tarvit-

N tavien komponenttien valmistaminen voi helpottua. Nastatyyny voi käsittää tai = koostua materiaalista, joka on pehmeää huoneen lämpötilassa ja täten vähentää o 30 renkaan aiheuttamaa tien pinnan kulumista ajoalustan ollessa sula.

I

S Selitysosan mukainen nastarengas käsittää kulutuspinnan, johon kulutuspintaan 00 on sijoitettu useita liukuestenastoja, sekä kulutuspinnan alapuolelle järjestetyn © aluskerroksen. Liukuestenastoja voi olla sijoitettuna mainitun aluskerroksen yhtey-

O 35 teen, sopivimmin ainakin osittain mainitun aluskerroksen päälle. Kulutuspinnan ja aluskerroksen väliin voi olla järjestetty välikerros. Aluskerros voi koostua mukautu- vasta materiaalikerroksesta.

Liukuestenastan muoto yhdessä aluskerroksen kanssa voi olla järjestetty tuotta- maan liukuestenastalle liukuestenastan pistovoima siten, että

A) liukuestenastan pistovoima ympäristön lämpötilan ollessa 0°C on vähin- tään 6 % suurempi, sopivammin vähintään 8 % suurempi ja sopivimmin vähintään 10 % suurempi kuin liukuestenastan pistovoima ympäristön lämpötilan ollessa 20*C, ja

B) liukuestenastan pistovoima ympäristön lämpötilan ollessa -30°C on vä- hintään 20 % suurempi, edullisemmin vähintään 25 % suurempi, ja sopi- vimmin vähintään 35 % suurempi kuin liukuestenastan pistovoima ympä- ristön lämpötilan ollessa 20°C.

Lisäksi liukuestenastan pistovoima ympäristön lämpötilan ollessa 20°C on edulli- sesti alle 120 N.

Eräässä edullisessa suoritusmuodossa, liukuestenastan pistovoima ympäristön lämpötilan ollessa -10*C on vähintään 8 % suurempi, sopivammin vähintään 10 % suurempi ja sopivimmin vähintään 15 % suurempi kuin liukuestenastan pistovoima ympäristön lämpötilan ollessa 20*C.

Aluskerros koostuu sopivimmin mukautuvasta materiaalikerroksesta. Mukautuvan materiaalikerroksen kovettuminen voi kasvattaa liukuestenastan pistovoimaa, kos- ka liukuestenasta ei pääse tällöin painumaan olennaisesti renkaan sisälle, jolloin nastan tunkeutuma jäähän on suurempi ja renkaan pito voi olla merkittävästi pa- rempi. Lämpimissä olosuhteissa aluskerros voi olennaisesti pehmentyä, jolloin pehmenevä aluskerros voi sallia nastarungon sisään painumisen renkaaseen, jol- loin se voi pienentää pistovoimaa ja dynaamista nastaniskua, ja voi vähentää näin

SN tienkulumaa. & = Yllä olevia etuja voi lisäksi korostaa, jos nastan muoto yhdessä aluskerroksen o 30 kanssa on järjestetty tuottamaan liukuestenastalle liukuestenastan pistovoima si- x ten, että liukuestenastan pistovoima ympäristön lämpötilan ollessa -10*C on jär-

E jestetty olemaan vähintään 10% suurempi kuin liukuestenastan pistovoima ympä- © ristön lämpötilan ollessa 20°C, ja lisäksi liukuestenastan pistovoima ympäristön © lämpötilan ollessa -30°C on järjestetty olemaan vähintään 30% suurempi kuin liu-

O 35 kuestenastan pistovoima ympäristön lämpötilan ollessa 20°C.

Aluskerroksen paksuus voi olla vähintään 0,5 mm ja enintään 8 mm, sopivammin vähintään 1 mm ja enintään 7 mm ja vielä sopivammin vähintään 2 mm ja enin-

tään 5 mm. Tällöin aluskerroksen ominaisuudet voivat olla helpommin säädettä- vissä siten, että aluskerros voi joustaa erityisen sopivan määrän ympäristön läm- pötilan kohotessa, mikä voi entisestään vähentää tien pinnan kulumista. Tässä hakemuksessa aluskerroksen paksuudella tarkoitetaan aluskerroksen paksuutta 5 liukuestenastan ollessa lepotilassa eli silloin, kun liukuestenastaan ei vaikuta ulko- puolisia voimia, kuten esimerkiksi ajoalustan aiheuttamaa painetta.

Mukautuva materiaalikerros voi olla valmistettu materiaalista, jonka lasisiirtymä- lämpötila (Tg) on järjestetty välille -15°C ja +15°C, edullisemmin välille -12°C ja +12*C, vielä edullisemmin välille -8*C ja +8*C, ja edullisimmin välille -5°C ja +5°C.

Erään esimerkin mukaan mukautuva materiaalikerros voi olla valmistettu materiaa- lista, jonka lasisiirtymälämpötila (Tg) on järjestetty välille -20*C ja +12*C. Mitä lä- hemmäs lämpötilaa 0°C mukautuvan materiaalikerroksen lasisiirtymälämpötila Tg on järjestetty, sitä helpommin renkaan pistovoima eri lämpötiloissa voi olla säädet- tävissä.

Mukautuvan materiaalikerroksen dynaamisen jäykkyyden hallinta voi parantaa renkaan ominaisuuksien ennustettavuutta merkittävästi. Jos mukautuvan materi- aalikerroksen dynaaminen jäykkyys kasvaa merkittävästi pakkaselle mentäessä, mukautuva materiaalikerros tukee nastaa enemmän ja parantaa näin ollen ren- kaan talvipito-ominaisuuksia. Mukautuvan materiaalikerroksen dynaaminen jäyk- kyys (E*) voi olla järjestetty muuttumaan hallitusti esimerkiksi lämpötilavälillä -30*C - +30%C.

Eräässä edullisessa suoritusmuodossa mukautuva materiaalikerros on valmistettu sellaisesta polymeerimateriaalista, jonka dynaaminen jäykkyys (E*, MPa) on

SN - ympäristön lämpötilan ollessa 20*C alle 20 MPa,

N - ympäristön lämpötilan ollessa 0*C 40—400 MPa, sopivammin 50-300 MPa, = ja o 30 - ympäristön lämpötilan ollessa -30*C vähintään 500 MPa.

I Tällaisen materiaalin käyttö renkaan aluskerroksessa voi pienentää nastarenkaan - aiheuttamaan tienkulumaa sekä parantaa nastarenkaan pitoa jäisellä ajoalustalla. © © Tällöin myös mukautuvan materiaalikerroksen dynaaminen jäykkyys (E*, MPa) voi

O 35 olla - ympäristön lämpötilan ollessa 20°C alle 20 MPa, - ympäristön lämpötilan ollessa 0*C 40—400 MPa, sopivammin 50-300 MPa, ja

- ympäristön lämpötilan ollessa -30*C vähintään 500 MPa.

Mukautuvan materiaalikerroksen dynaamisen jäykkyyden muutos lämpötilan las- kiessa voi vaikuttaa renkaan talvipitoon enemmän kuin materiaalin kovuuden muu- tos lämpötilan laskiessa. Yllä mainituille dynaamisilla jäykkyyksillä renkaan pisto- voiman säätö eri lämpötiloissa voi olla hallitumpaa, ja talvirenkaan pito- ominaisuuksia voidaan paremmin optimoida eri lämpötiloihin. Yllä mainitun dy- naamisen jäykkyyden ansiosta esimerkiksi jarrutusmatka jäisellä ajoalustalla voi pienentyä olennaisesti.

Eräässä edullisessa esimerkissä, renkaan talvipidon optimoimiseksi,

A) mukautuvan materiaalikerroksen kovuus (ShA) voi olla - 20*C:ssa on alle 60 ShA ja mieluiten alle 55 ShA, ja - edullisesti 0°C:ssa vähintään 60, sopivammin vähintään 65 ShA, ja - -30*C:ssa yli 75 ShA, ja lisäksi

B) mukautuvan materiaalikerroksen dynaaminen jäykkyys voi olla - ympäristön lämpötilan ollessa 20°C alle 20 MPa, - ympäristön lämpötilan ollessa 0°C 40—400 MPa, ja - ympäristön lämpötilan ollessa -30*C vähintään 500 MPa.

Eräässä suoritusmuodossa mukautuvan materiaalikerroksen materiaali on järjes- tetty pehmenemään lämpimissä ympäristön lämpötiloissa siten, että mukautuvan materiaalikerroksen ShA kovuus on enintään 65, kuten esimerkiksi välillä 40-65, sopivammin enintään 60, kuten esimerkiksi välillä 40-60, ja sopivimmin enintään 55, kuten esimerkiksi välillä 40-55, kun ympäristön lämpötila on +20*C. Tällöin aluskerroksen elastisuus voi olla erityisen sopivalla tasolla siten, että tien pinnan

SN kuluminen voi pienentyä. Lisäksi mukautuvan materiaalikerroksen materiaali voi

N olla järjestetty kovettumaan kylmissä lämpötiloissa siten, että mukautuvan materi- = aalikerroksen ShA kovuus voi olla vähintään 70, sopivasti välillä 70-90, ja sopi- o 30 vimmin vähintään 75, kun ympäristön lämpötila on -30*C. Tällöin aluskerroksen x kovuus voi olla erityisen sopivalla tasolla siten, että talvirenkaan pito-ominaisuudet

E voivat parantua. Aluskerroksen kovettuminen kylmissä olosuhteissa voi antaa liu- 00 kuestenastalle paremman tuen ja siten aikaansaada paremmat pito-ominaisuudet © nastarenkaalle.

O 35

Mukautuva materiaalikerros voi sisältää vähintään 20 phr, sopivammin vähintään phr ja sopivimmin vähintään 50 phr styreeni-butadieenikumia. Styreeni-

butadieenikumia käyttämällä lasisiirtymälämpötila voidaan määrittää helpommin halutunlaiseksi.

Vaihtoehtoisesti tai lisäksi, mukautuva materiaalikerros voi sisältää - vähintään 10 phr luonnonkumia, ja/tai - vähintään 10 phr polybutadieenikumia.

Kyseiset materiaalit voivat parantaa aluskerroksen elastisuuden hallittavuutta myös kylmissä lämpötiloissa.

Mukautuva materiaalikerros voi sisältää vähintään 5 phr hartsia, sopivimmin aro- maattista hartsia. Hartsin avulla aluskerroksen lasisiirtymälämpötila voidaan sää- tää kustannustehokkaasti ja hallitusti etukäteen määritellylle lämpötila-alueelle.

Mukautuva materiaalikerros voi käsittää vähintään 20 phr lujitetta, sopivasti lujit- teen kokonaismäärä on välillä 20-60 prh, ja sopivimmin välillä 25-50 prh. Tällöin aluskerroksen kovuus voidaan saada helpommin optimoitua halutulle tasolle. Luji- te voi olla valittu joukosta silikalujite ja nokilujite. Lujite voi käsittää sekä silikaluji- tetta että nokilujitetta.

Eräässä edullisessa esimerkissä aluskerroksen lasisiirtymälämpötilan säätämisek- si hallitusti ja tarkasti etukäteen määritellylle lämpötila-alueelle, mukautuva materi- aalikerros käsittää sekä styreeni-butadieenikumia että hartsia, sopivimmin aro- maattista hartsia. Tällöin styreeni-butadieenikumin sekä hartsin määrät ovat sopi- vimmin tässä hakemuksessa määritellyllä alueella.

Aluskerroksen kovettuminen sekä jäykistyminen voi kasvattaa liukuestenastan

SN pistovoimaa, koska liukuestenasta ei pääse tällöin painumaan olennaisesti ren-

N kaan kulutuspinnan sisälle, jolloin nastan tunkeutuma jäähän on suurempi ja ren- = kaan pito voi olla merkittävästi parempi. Jäykempi aluskerros tukee nastaa enem- o 30 män, jolloin jääpito voi parantua oleellisesti lämpötilan laskiessa. Lämpimissä olo- x suhteissa aluskerros voi olennaisesti pehmentyä, jolloin aluskerros voi sallia nas-

E tarungon sisään painumisen renkaan kulutuspinnan sisälle, jolloin se voi pienentää o pistovoimaa ja dynaamista nastaniskua, ja voi vähentää näin tienkulumaa.

O

O 35 Eräässä suoritusmuodossa aluskerroksen ulkopinta sijaitsee ainakin osittain liu- kuestenastan pohjalaipan alapuolella siten, että liukuestenastan pohja painautuu osittain aluskerroksen sisälle nastarenkaan käytön aikana. Tällöin nastarenkaan ominaisuudet voivat olla helpommin ennustettavissa. Lisäksi liukuestenasta voi päästä tehokkaasti puristumaan tiekontaktissa aluskerrokseen, jolloin aluskerrok- sen vaimentava vaikutus voi korostua.

Aluskerrokseen voi olla järjestetty kolo tai muu muoto liukuestenastaa varten, jol- loin liukuestenastan pohjalaippa voi sijaita ainakin osittain aluskerroksen sisällä.

Tällöin nastan sisään painuminen kontaktissa, mikä sisään painuminen vähentää nastan pistovoimaa, dynaamista iskua sekä tienkulumaa, voi olla paremmin en- nustettavissa.

Nastarenkaalla, joka sisältää aluskerroksen, joka sisältää mukautuvan materiaali- kerroksen, jonka kovuus sekä jäykkyys on olennaisesti riippuvainen ympäristön lämpötilasta, voi olla useita erilaisia etuja.

Aluskerros voi vaimentaa dynaamista iskua ja pistovoimaa silloin, kun liukues- tenasta ei ole välttämätön pidon varmistamiseksi. Tällöin nastarenkaan aiheuttama meluhaitta, mukaan lukien sisämelu, voi vähentyä olennaisesti. Lisäksi tällöin nas- tarenkaan aiheuttama tien pinnan kuluminen voi vähentyä olennaisesti. Lisäksi nastarengas, joka sisältää aluskerroksen, joka sisältää mukautuvan materiaaliker- roksen, jonka kovuus ja/tai jäykkyys on olennaisesti riippuvainen ympäristön läm- pötilasta, voi vahvistaa liukuestenastan dynaamista iskua ja pistovoimaa ympäris- tön lämpötilan laskiessa pakkaselle siten, että liukuestenasta tuottaa riittävästi pis- tovoimaa nastarenkaan pidon parantamiseksi sopivalle tasolle. Aluskerros voi myös parantaa nastan kiinnipysyvyyttä.

Eräässä suoritusmuodossa mukautuva materiaalikerros on valmistettu materiaalis- ta, jonka kovuus ja/tai jäykkyys muuttuu aluskerrokseen vaikuttavien voimien mu-

SN kaan siten, että liukuestenastan pito paranee aluskerrokseen vaikuttavien voimien

N muuttuessa esimerkiksi jarruttaessa tai kiihdyttäessä. o 30 Mukautuva materiaalikerros voi olla ympäristön lämpötilan ollessa yli 0°C elastinen x kappale, jolla voi olla kyky palautua puristamisen jälkeen takaisin alkuperäiseen

E jäykkyyteensä. Erään edullisen esimerkin mukaan, mukautuva materiaalikerros on 00 valmistettu tai ainakin pääosin valmistettu elastomeerimateriaalista, jolla on kyky © palautua puristamisen jälkeen takaisin puristamista edeltävään jäykkyyteen ympä-

O 35 ristön lämpötilan ollessa yli O”C. Tämä voi olennaisesti vähentää tien kulumista ympäristön lämpötilan ollessa sen verran korkea, ettei jäätä muodostu tielle.

Hakemuksessa esitetyn nastarenkaan etuna voi olla mm. se, että renkaassa ole- vien liukuestenastojen pito-ominaisuudet voivat olla parhaimmillaan silloin, kun nastarenkaan pito-ominaisuuksia tarvitaan, eli jäisellä ja lumisella alustalla. Täten liukuestenastojen teho ja pito-ominaisuudet voivat olla erityisen hyvät käytettäessä nastarengasta jäisissä olosuhteissa. Sen sijaan lämpimissä olosuhteissa liukues- tenasta voi painua ainakin osittain renkaan sisälle, jolloin ajoalustan ollessa sula renkaan pito-ominaisuuksiin voi vaikuttaa enemmän renkaan pintakerroksen omi- naisuudet. Ratkaisun mukainen talvirengas voi suojella ajoalustoja ja vähentää ajoalustojen päällysteen kulumista. Lisäksi nastarenkaan meluhaitta voi olla ta- vanomaista pienempi ajettaessa lämpimissä olosuhteissa.

Uuden ratkaisun etuna voi olla myös se, että olemassa olevia rengasmuotteja se- kä renkaan valmistustekniikkaa voidaan käyttää uusien renkaiden valmistamiseen.

Tämä voi parantaa sekä renkaiden valmistuksen kustannustehokkuutta, että olla erityisen ympäristöystävällinen ratkaisu.

Uusi ratkaisu voi myös parantaa nastan kiinnipysyvyyttä, koska liukuestenasta voi tien pinnan ollessa sulana painautua tehokkaammin ainakin osittain renkaan kulu- tuspinnan sisälle.

Piirustusten lyhyt kuvaus

Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin viittaamalla samalla oheisiin piirus- tuksiin, joissa kuva 1a esittää erään esimerkin mukaisen aluskerroksen ja liukuestenastan

SN rakennetta sivulta pain katsottuna,

N kuva 1b esittää erään esimerkin mukaisen aluskerroksen ja liukuestenastan = rakennetta pituussuuntaisena poikkileikkauskuvana, o 30 — kuva2a esittää erään esimerkin mukaisen aluskerroksen ja liukuestenastan x rakennetta pituussuuntaisena poikkileikkauskuvana,

E kuva 2b esittää erään esimerkin mukaisen aluskerroksen, nastatyynyn ja liu- o kuestenastan rakennetta pituussuuntaisena poikkileikkauskuvana, © kuva 3 esittää erään esimerkin mukaiset sijainnit mukautuvalle materiaali-

O 35 kerrokselle, välikerrokselle ja pintakerrokselle suhteessa liukues- tenastaan, kuva 4a esittää erään esimerkin mukaisen pistovoiman lämpötilan funktiona renkaalla, jossa on mukautuva materiaalikerros,

kuva 4b esittää erään esimerkin mukaisen aluskerroksen kovuuden lämpöti- lan funktiona, ja kuva 4c esittää erään esimerkin mukaisen aluskerroksen dynaamisen jäyk- kyyden lämpötilan funktiona.

Kuvat ovat havainnekuvia, jotka on tarkoitettu auttamaan keksinnön ymmärtämi- sessä. Kuvat eivät välttämättä ole oikeassa mittakaavassa.

Eräiden suoritusmuotojen yksityiskohtainen kuvaus

Tässä hakemuksessa käytetään seuraavia viitenumeroita: 10 liukuestenasta, 11 liukuestenastan kärki, 12 liukuestenastan umpireikä, 13 liukuestenastan varsiosa, 14 liukuestenastan pohjalaippa, 18 pintakerros, kulutuspinta, aluskerros, 20 20t aluskerroksen paksuus, 21 mukautuva materiaalikerros, 22 välikerros, 23 nastatyyny, aluskerroksen sisäpinta, ja 25 26 aluskerroksen ulkopinta.

SN Kuvaan 3 viitaten, pneumaattinen rengas voi käsittää pintakerroksen 18 sekä pin-

N takerroksen alle sijoitetun aluskerroksen 20, 21. Liukuestenasta 10 voidaan sijoit- = taa ainakin osittain mainitun aluskerroksen 20, 21 päälle. Liukuestenasta voi olla o 30 upotettu osittain mainitun aluskerroksen sisälle. Pintakerroksen 18 ja aluskerrok-

I sen 20, 21 väliin voi olla sijoitettu välikerros 22. a 00 Tässä hakemuksessa on käytetty yksikköä phr (parts per hundred rubber), joka on © alan ammattilaisen tuntema.

O 35

Tässä hakemuksessa termillä kovuus (ShA) viitataan materiaalin kovuuteen, joka voidaan määrittää standardin ASTM D2240 mukaisesti. Poikkeuksena standardiin, kovuutta voidaan mitata erilaisissa tarkastelulämpötiloissa. Mitattava materiaali temperoidaan tarkastelulämpötilaan siten, että mitattavan materiaalin tulee olla tarkastelulämpötilassa alla olevan taulukon 1 mukaisen ajan ennen mittauksia.

Taulukko 1 Näytteen temperointi ennen kovuusmittausta. MU

Näyte | Lämpötila "€

Aika min 1 °C tasapainoon 10 [45 [45 |40 [35 [35 |30 |35 [35 [35 [35 [45 3 jä as s s [35 Je fio ao [10 jaa jaa

E [10 [10 10 10 110 10 |10 [10 |10 [10 10

Tässä hakemuksessa termillä Dynaaminen jäykkyys (E*) viitataan materiaalin jäykkyyteen, joka voidaan määrittää standardin ASTM D5992-96 (reapproved 2018) mukaisesti.

Pistovoiman mittaus suoritetaan seuraavin edellytyksin: - renkaan ilmanpaineen tulee olla 200 kPa +10 kPa lämpötilan ollessa +20*C, - renkaan tulee olla tarkastelulämpötilassa vähintään vuorokauden ajan ennen mittauksia, ja - pistovoima mitataan joko tarkastelulämpötilassa, tai pistovoima mitataan huoneen lämpötilassa (+20*C), jolloin mittauksen tulee olla valmis 10 minuutin sisällä siitä, kun rengas on poistettu tarkastelulämpö- tilan mukaisesta ympäristön lämpötilasta.

Mittaus suoritetaan seuraavalla tavalla: - asennetaan rengas vanteelle, - paineistetaan rengas, - kohdistetaan pyörään kuormitus, jonka suuruus on 70 % +1 % renkaan kan-

N tavuudesta; = - kuormituksen suunta on yhdensuuntainen nastan kautta kulkevan pyörän

N säteen kanssa ja kohtisuoraan tienpintaa kuvaavaa tasoa vasten; - 25 - mittaus suoritetaan staattisena nasta painuneena renkaan kulutuspinnan ta-

E solle, mittaussuuntana kuormituksen suunta. = Tässä hakemuksessa termillä ”rengas” tarkoitetaan ajoneuvon rengasta. Ajoneu-

N von rengas voi olla pneumaattinen ajoneuvon rengas, eli ilmatäytteinen ajoneuvon

N 30 rengas. Ajoneuvon ilmatäytteinen nastarengas voi olla esimerkiksi henkilö- tai pa- kettiauton rengas.

Ajoneuvon rengas käsittää kulutuspinnan, joka on tarkoitettu alustaa vasten vieri- vään kontaktiin ja johon kulutuspintaan on asennettu liukuestenastoja. Termillä ”kulutuspinta? tarkoitetaan renkaan pintakerrosta 18.

Keksinnön mukaisia liukuestenastoja voidaan kiinnittää ajoneuvon renkaaseen upottamalla liukuestenastan pohjalaippa ja varsiosa ajoneuvon renkaaseen muo- dostettuun koloon, jota voidaan kutsua liukuestenastareiäksi. Tällöin liukues- tenastan pohjalaippa sijoittuu sopivimmin liukuestenastareiän pohja-alueelle ja varsiosa siitä ulospäin kohti renkaan pintaa.

Liukuestenasta

Tässä hakemuksessa termillä ”nasta” viitataan liukuestenastaan 10.

Kuviin 1a-b viitaten, liukuestenasta 10 voi käsittää ajoneuvon renkaan 1 liukues- tenastareiän pohja-alueelle sijoittuvaksi järjestetyn liukuestenastan 10 pohjalaipan 14. Liukuestenastarunko voi käsittää pohjalaipan 14 sekä pohjalaipasta 14 pois- päin suuntautuvan varsiosan 13. Lisäksi liukuestenastassa on tyypillisesti runkoon kiinnitettynä liukuestenastakärki 11.

Liukuestenastakärki 11 voi olla eri materiaalia, kuin mainittu liukuestenastarunko.

Liukuestenastakärki voi olla esimerkiksi kovametallia tai kovakeraamia. Liukues- tenastakärki voi sijaita osittain liukuestenastarungon sisällä ja tulla esille sen ulko- päästä.

Liukuestenastan 10 runko voidaan valmistaa jollakin tunnetun tekniikan mukaisella

SN tavalla, kuten esimerkiksi kylmédmuokkaamalla muoto pyöreästä aihiolangasta,

N joka voidaan pakottaa haluttuun muotoon useassa eri vaiheessa. Kovametallikärki, = jos kaytetty, voidaan valmistaa esimerkiksi puristamalla kovametallipulverista aihio o 30 yhdessä sideaineen kanssa ja sintraamalla se korkeassa lämpötilassa. Kovame- x tallikärki on tyypillisesti muodoltaan kiilamainen ja liukuestenastarungossa on tyy-

E pillisesti umpireikä 12, joka vastaa muodoltaan liukuestenastakärkeä 11. Tällainen 00 liukuestenasta kokoonpannaan esimerkiksi puristamalla kovametallikärki liukues- © tenastarunkoon, jolloin niiden välille muodostuu luja kiilaliitos.

O 35

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-, molyb- deeni- tai vanadiinikarbidia. Myös erilaiset lujuus- ja kulutusominaisuuksiltaan ko- vametallia vastaavat keraamipohjaiset materiaalit tai erityisen kulutusta kestävät polymeerit voidaan tässä yhteydessä luokitella kovametalliin rinnastettavaksi ma- teriaaliksi. Liukuestenasta voi olla erityisen sopiva käytettäväksi sellaisen liukues- tenastan kärjen kanssa, joka on valmistettu kovametallista tai keraamipohjaisesta materiaalista.

Liukuestenastan kokonaispituus voi olla esimerkiksi 9 mm — 15 mm. Liukues- tenastan kokonaispituus esimerkiksi henkilöautoissa voi olla esimerkiksi 9-12 mm.

Liukuestenastan pituudella voidaan vaikuttaa liukuestenastan sekä renkaan omi- naisuuksiin.

Liukuestenasta voi sisältää liukuestenastan pohjalaipan, jonka halkaisija voi olla vähintään 3,5 mm ja enintään 10 mm, edullisesti välillä 4-9 mm, ja edullisimmin välillä 5-85 mm. Pohjalaipan halkaisija mitataan pohjalaipan poikkileikkauksen suurimmalta kohdalta. Kyseinen pohjalaipan halkaisija voi parantaa pistovoiman hallittavuutta. Lisäksi tällainen liukuestenastan pohjalaipan pinta-ala voi olla erityi- sen edullinen käytettäväksi yhdessä aluskerroksen kanssa.

Eräässä esimerkissä liukuestenastan kärki voi olla järjestetty olemaan enintään 1,/ mm, sopivammin alle 1,5 mm, ja sopivimmin alle 1,2 mm ulkona renkaan kulu- tuspinnasta ympäristön lämpötilan ollessa 20*C.

Liukuestenastan kärjen poikkileikkauksen pinnan pinta-ala voi olla 1,5 mm? — 7,0 mm?, edullisemmin 2 mm? — 5 mm?. Tällainen liukuestenastan kärjen pinta-ala voi

SN olla erityisen edullinen käytettäväksi yhdessä aluskerroksen kanssa.

O

N

= Liukuestenastan pohjaan voi olla järjestetty ilmatila, joka voi mahdollistaa liukues- o 30 tenastan paremman sisään painumisen kulutuspinnan sisälle kontaktissa ajoalus- x taan, vähentäen nastan pistovoimaa, dynaamista iskua sekä tienkulumaa. Erääs-

E sä esimerkissä aluskerros voi liukuestenastan lepotilassa koskettaa esimerkiksi 00 60-100 % liukuestenastan pohjan pinta-alasta, tai esimerkiksi 70-90 % liukues- © tenastan pohjan pinta-alasta. Tällöin aluskerroksen edut voivat korostua. Esimer-

O 35 kiksi renkaan pito-ominaisuuksien hallinta voi parantua käytettäessä liukues- tenastan pohjaan järjestettyä ilmatilaa sekä aluskerrosta, joka on kosketuksissa mainittuun osuuteen liukuestenastan pohjan pinta-alasta.

Täten eräässä esimerkissä liukuestenastan 10 pohjalaipan alapinnalla voi olla ko- lo, joka mainittu kolo muodostaa ilmatilan joko liukuestenastan 10 pohjan ja alus- kerroksen 20, 21 väliin, tai vaihtoehtoisesti liukuestenastan 10 pohjan ja nastatyy- nyn 23 väliin. Mainittu kolo voi antaa aluskerrokselle 20, 21 tilaa laajentua, jolloin liukuestenastan ominaisuudet erilaisissa lämpötiloissa voivat olla paremmin hallit- tavissa.

Pintakerros

Termillä ”pintakerros” 18 tarkoitetaan renkaan kulutuspintaa. Pintakerros 18 on sopivimmin renkaan uloin materiaalikerros. Pintakerros on esitetty mm. kuvissa 1a-b.

Nastarenkaan pintakerros 18 voi muodostua yhdestä tai useammasta kerroksesta.

Eräässä suoritusmuodossa nastarenkaan pintakerros 18 muodostuu yhdestä ku- mikerroksesta. Eräässä toisessa suoritusmuodossa nastarenkaan pintakerros 18 muodostuu kahdesta tai vähintään kahdesta kumikerroksesta. Nastarenkaan pin- takerroksen kovuus voi olla esimerkiksi 48-60 ShA, edullisemmin välillä 50-58

ShA ja edullisimmin välillä 52-57 ShA, mitattuna 20*C lämpötilassa. Tällöin ren- kaan ajo-ominaisuudet voivat olla erityisen hyvät talviajo-olosuhteisiin. Tällaisen renkaan pito-ominaisuudet voivat parantua ympäristön lämpötilan ollessa jääty- mispisteen yläpuolella.

Aluskerros

Termillä ”aluskerros” 20 tarkoitetaan renkaassa olevaa materiaalikerrosta, joka on

SN sopivimmin sijoitettu ainakin osittain liukuestenastan 10 alapuolelle.

O

N

= Aluskerros 20 käsittää tai koostua mukautuvasta materiaalikerroksesta 21. Alus- o 30 kerros 20 voi käsittää yhden tai useamman materiaalikerroksen, kuten esimerkiksi

T 1—3 kerrosta, sopivammin 1—2 kerrosta. Sopivimmin aluskerros 20 koostuu mu-

S kautuvasta materiaalikerroksesta 21. © © Liukuestenasta 10 voi olla sijoitettu ainakin osittain mainitun aluskerroksen 20

O 35 päälle. Tällöin nastan muoto yhdessä aluskerroksen 20 kanssa voi olla järjestetty tuottamaan liukuestenastalle 10 liukuestenastan pistovoima. Aluskerros 20, 21 voi olla järjestetty pintakerroksen ja renkaan rungon väliin. Sopivimmin aluskerros 20 on sijoitettu, ainakin osittain, nastan alalaipan ja renkaan vahvikkeiden väliin. Täs-

sä renkaan vahvikkeilla tarkoitetaan renkaan vöitä, kuten esimerkiksi teräs- ja ny- lonvöitä.

Aluskerros 20, 21 on sopivasti sijoitettu siten, että liukuestenasta 10 painautuu käytön aikana aluskerrosta 20 vasten. Tällöin on mahdollista vaikuttaa tehokkaasti tiettyihin liukuestenastan sekä renkaan ominaisuuksiin, kuten esimerkiksi parantaa renkaan pito-ominaisuuksia jäisellä ajoalustalla.

Aluskerroksella 20 on sisäpinta 25 ja ulkopinta 26. Aluskerroksen ulkopinta 26 on sopivasti kohti liukuestenastaa, kuten on esitetty esimerkiksi kuvissa 1a-b. Alus- kerroksen sisäpinta 25 on olennaisesti kohti renkaan 1 keskustaa.

Liukuestenasta voi olla suoraan kosketuksissa aluskerroksen 20 ulkopintaan 26.

Tällöin nastan pohjalaippa voi sijaita aluskerroksen 20 ulkopinnan yhteydessä si- ten, että nasta painautuu ajoalustalla ajettaessa aluskerrosta 20 vasten. Jos alus- kerros on suhteellisen kovaa materiaalia, tarvitaan suhteellisen suuri voima ajo- alustalla ajettaessa nastan painamiseksi kärjestään olennaisesti kulutuspinnan ulkopinnan tasoon. Tällainen suuri pistovoima voi sekä aiheuttaa olennaista tien- pinnan kulumista että kohonnutta rengasmelua. Tämän vuoksi ajettaessa sulalla tien pinnalla nastan aluskerros olisi sopivimmin suhteellisen pehmeää materiaalia, jolloin tarvitaan pienempi voima liukuestenastan painamiseksi kärjestään olennai- sesti kulutuspinnan ulkopinnan tasolle.

Aluskerroksella on paksuus 120, jolla tarkoitetaan aluskerroksen syvyyssuuntaista mittaa aluskerroksen ollessa lepotilassa.

SN Aluskerroksen paksuus 120 voi olla vähintään 0,5 mm, kuten esimerkiksi välillä 1,0

N mm ja / mm, sopivammin vähintään 1,5 mm, ja sopivimmin vähintään 2 mm. Li- = säksi aluskerroksen paksuus voi olla enintään 8 mm, sopivammin enintään 7 mm, o 30 ja sopivimmin enintään 6 mm, kuten esimerkiksi välillä 2 mm — 5 mm. Tällöin liu- x kuestenastan pito-ominaisuuksien hallinta voi parantua olennaisesti kylmällä ilmal-

E la ja lisäksi ajoalustan kuluminen lämpimällä ilmalla voi vähentyä olennaisesti. 00 Lisäksi esitetyn paksuinen aluskerros voi joustaa tarpeeksi sisäänpäin vähentääk- © seen ajoalustan kulumista, vähentää renkaan melua, parantaa renkaan käsittely-

O 35 ominaisuuksia, sekä pitää liukuestenastan kärkeä riittävästi ulkona renkaasta, jotta renkaan pito olisi hyvä jäisellä ajoalustalla ajettaessa.

Eräässä suoritusmuodossa rengas käsittää sekä pintakerroksen 18, välikerroksen 22 että aluskerroksen 20, joka aluskerros koostuu sopivimmin mukautuvasta ma- teriaalikerroksesta 21. Välikerros 22 on tällöin sopivimmin sijoitettu aluskerroksen 20, 21 ja pintakerroksen 18 väliin. Välikerros 22 voi tukea liukuestenastaa ja pa- rantaa renkaan ominaisuuksia. Eräässä esimerkissä välikerroksen paksuus voi tällöin olla vähintään 1 mm, sopivammin vähintään 1,5 mm, ja sopivimmin 2 mm — 5 mm. Tällöin mukautuvan materiaalikerroksen paksuus voi olla vähintään 0,5 mm, sopivammin vähintään 1 mm, ja vielä sopivammin vähintään 1,5 mm, kuten esimerkiksi 1,5 mm — 4 mm. Käyttämällä liukuestenastan alapuolelle sijoitettua aluskerrosta 20 sekä välikerrosta 22, liukuestenastan pito-ominaisuudet suhteessa ajopinnan kulumiseen voivat olla erityiset sopivat. Tämän suoritusmuodon ansios- ta renkaan pito-ominaisuuksien hallinta voi parantua olennaisesti. Lisäksi ajoneu- von renkaan ominaisuuksien ohjaaminen haluttuun suuntaan voi olla tehokkaam- paa verrattuna muunlaisiin ratkaisuihin. Lisäksi esitettyä ohuemman aluskerroksen valmistaminen voi olla haastavampaa kuin mainitun paksuisen aluskerroksen val- mistaminen.

Liukuestenasta 10 voi olla sijoitettu nastarenkaaseen siten, että se on olennaisesti pintakerroksen 18 ja/tai välikerroksen 22 ympäröimä. Tällöin liukuestenastan run- gosta esimerkiksi vähintään 80 % voi olla pintakerroksen ja/tai välikerroksen ym- päröimä. Liukuestenastan pohjalaippa voi tällöin olla olennaisesti aluskerroksen päällä, ja liukuestenastan varsiosa olennaisesti pintakerroksen ja/tai välikerroksen ympäröimä. Tällöin liukuestenasta voi painautua alaspäin tien pintojen ollessa su- lia, ja samaan aikaan pintakerros, sekä mahdollisesti välikerros, voi tukea nastan varsiosaa ja parantaa liukuestenastan kiinnipysyvyyttä.

SN Liukuestenastan pohjalaippa 14 yhdessä aluskerroksen 20 kanssa voivat määrit-

N tää olennaisesti liukuestenastan pistovoimaa suhteessa ajoalustaan. Ulkolämpöti- = lan ollessa jäätymispisteen yläpuolella, aluskerros voi olla suhteellisen pehmeää, o 30 elastista materiaalia, antaen liukuestenastan painautua syvemmälle liukues- x tenastareikään. Täten liukuestenasta voi myös kuluttaa vähemmän ajoalustan pin-

E taa. Lisäksi renkaan aiheuttama melu voi vähentyä olennaisesti. © © Ulkolämpötilan laskiessa siten, että tielle voi muodostua jäätä tai lunta, aluskerrok-

O 35 sen 20 materiaali voi kovettua olennaisesti, jolloin liukuestenasta voi pureutua te- hokkaammin ajoalustaan, parantaen renkaan pitoa.

Kuvissa 2a—2b on havainnollistettu eräiden esimerkkien mukaisia aluskerroksia.

Kuvissa ei ole esitetty pintakerrosta 18 tai mahdollista välikerrosta 22. Kuvassa 2a on esitetty mukautuva materiaalikerros 21. Kuvassa 2b on esitetty mukautuva ma- teriaalikerros 21 sekä nastatyyny 23.

Kuvassa 3 on esitetty eräitä esimerkin mukaisia sijainteja renkaan mukautuvalle materiaalikerrokselle 21, välikerrokselle 22 ja pintakerrokselle 18 suhteessa liu- kuestenastaan 10.

Kuvassa 4a on esitetty erään esimerkin mukainen pistovoima talvirenkaalla, joka sisältää aluskerroksen, joka koostuu mukautuvasta kerroksesta 21. Pistovoima on mitattu selitysosan mukaisella rengas-nastayhdistelmällä.

Kuvassa 4b on esitetty erään esimerkin mukainen aluskerroksen kovuus, kun aluskerros koostuu mukautuvasta kerroksesta 21. Lisäksi kuvassa 4b on esitetty aluskerroksen kovuus, kun aluskerros koostuu perinteisestä aluskerroksesta.

Kuvassa 4c on esitetty erään esimerkin mukainen aluskerroksen dynaaminen jäykkyys, kun aluskerros koostuu mukautuvasta kerroksesta 21. Lisäksi kuvassa 4c on esitetty aluskerroksen dynaaminen jäykkyys, kun aluskerros koostuu perin- teisestä aluskerroksesta.

Mukautuvan aluskerroksen dynaaminen jäykkyys lämpötilassa 0°C voi olla vähin- tään kaksinkertainen verrattuna dynaamiseen jäykkyyteen lämpötilassa 20°C. Tal- löin talvirenkaan pito-ominaisuudet voivat parantua olennaisesti 0°C lämpötilassa.

SN Mukautuvan aluskerroksen dynaaminen jäykkyys lämpötilassa -25*C voi olla vä-

N hintään 20 kertainen verrattuna mukautuvan aluskerroksen dynaamiseen jäykkyy- = teen lämpötilassa 20°C. Tällöin talvirenkaan pito-ominaisuudet voivat parantua o 30 olennaisesti ja esimerkiksi talvirenkaan tietyissä ominaisuuksissa tarvitsema jarru-

I tusmatka voi lyhentyä olennaisesti. a 00 Eräässä edullisessa esimerkissä mukautuvan aluskerroksen dynaaminen jäykkyys © lämpötilassa 20°C on sopivasti alle 20 MPa. Lisäksi mukautuvan aluskerroksen

O 35 dynaaminen jäykkyys lämpötilassa 0°C voi olla vähintään 30 MPa, sopivammin vähintään 40 MPa, ja sopivimmin vähintään 50 MPa, kuten esimerkiksi välillä 50— 300 MPa. Lisäksi mukautuvan aluskerroksen dynaaminen jäykkyys lämpötilassa - 25*C:ssa voi olla vähintään 500 MPa, kuten esimerkiksi välillä 500-3500 MPa,

edullisemmin vähintään 800 MPa, ja edullisimmin vähintään 1000 MPa, kuten esimerkiksi välillä 1000-3000 MPa. Tällöin talvirenkaan pito-ominaisuudet voivat parantua olennaisesti ja esimerkiksi talvirenkaan tietyissä ominaisuuksissa tarvit- sema jarrutusmatka voi lyhentyä olennaisesti. Lisäksi hyvistä pito-ominaisuuksista huolimatta, tien pinnan kulutus voi pienentyä.

Eräässä suoritusmuodossa, aluskerroksen ShA kovuus on järjestetty olemaan vä- hintään 65, sopivasti vähintään 70, sopivammin vähintään 75, kuten esimerkiksi välillä 75 ShA ja 95 ShA, ja sopivammin vähintään 80, ja sopivimmin vähintään 88, kun ympäristön lämpötila on -30*C. Lisäksi aluskerroksen ShA kovuus on tällöin enintään alle 60 ShA, edullisesti enintään 55, edullisemmin enintään 50, ja edulli- simmin enintään 45, kun ympäristön lämpötila on +20°C. Tällainen liukuestenasta voi omata erityisen hyvät ominaisuudet vaihtuviin ympäristön lämpötiloihin. Peh- meämpi aluskerroksen materiaali voi olennaisesti lisätä nastan painumaa renkaan sisään lämpimämmässä ja siten vähentää tien kulumaa ja melua. Mitä suurempi kovuusero materiaalilla eri lämpötiloissa on, sitä isompi vaikutus aluskerroksella on renkaan pitoon kylmässä ja tienkulumaan lämpimässä säässä. Tällöin alusker- roksen vaikutukset voivat olla erityisen edulliset sekä kylmiin että lämpimiin olo- suhteisiin.

Eräässä suoritusmuodossa, aluskerroksen ShA kovuus on vähintään 60, sopi- vammin vähintään 65, vielä edullisemmin vähintään 70, ja sopivimmin vähintään 75, kun ympäristön lämpötila on -5*C. Lisäksi tällöin aluskerroksen ShA kovuus on enintään 100, edullisesti enintään 95, ja edullisimmin enintään 90, kun ympäristön lämpötila on -5*C. Tällöin aluskerroksen edut voivat tulla hyvin esiin heti ympäris- tön lämpötilan laskiessa pakkasen puolelle.

N

N Erään suoritusmuodon mukaan aluskerroksen ShA kovuus on välillä 55—75, sopi- = vammin välillä 60-75, ja sopivimmin välillä 60-70 kun ympäristön lämpötila on o 30 0°C. Tällöin kovuus 0°C tienoilla voi olla erityisen soveltuva aluskerrokselle.

I a Mukautuva materiaalikerros 21 voi käsittää, pääosin käsittää, tai koostua materi- 00 aalista, jonka lasisiirtymälämpötila (Tg) voi olla vähintään -20*C, kuten esimerkiksi o vähintään -15*C, sopivasti vähintään -12*C, sopivammin vähintään -10°C, tai vä-

O 35 hintään -8*C, ja sopivimmin vähintään -5°C. Lisäksi mainitun materiaalin lasisiirty- mälämpötila voi olla enintään 20°C, kuten esimerkiksi enintään 15°C, sopivasti enintään 12°C, sopivammin enintään 10°C, tai enintään 8°C, ja sopivimmin enin- tään 5*C. Tällöin aluskerroksen kovettuminen voi olla tienkuluman ja pidon kannal-

ta sopiva. Mitä lähempänä materiaalin lasisiirtymälämpötila on järjestetty suhtees- sa lämpötilaan 0°C, sitä paremmin aluskerroksen kovettuminen voi osua tienkulu- man ja pidon kannalta optimaaliseen kohtaan.

Eräässä suoritusmuodossa mukautuva materiaalikerros 21 voi sisältää vähintään 20 phr styreeni-butadieenikumia. Styreeni-butadieenikumin määrä mukautuvassa materiaalikerroksessa 21 voi olla vähintään 20 phr, sopivasti vähintään 30 phr, sopivammin vähintään 40 phr, ja sopivimmin vähintään 50 phr. Lisäksi mukautuva materiaalikerros 21 voi sisältää styreeni-butadieenikumia enintään 100 phr. Sty- reeni-butadieenikumia käyttämällä lasisiirtymälämpötila voidaan määrittää hel- pommin halutunlaiseksi.

Edullisesti mukautuva materiaalikerros 21 sisältää styreeni-butadieenikumia, joka voi olla liuospolymeroinnilla tuotettua styreeni-butadieenikumia. Liuospolymeroin- nilla tuotetun styreeni-butadieenikumin vinyylipitoisuus laskettuna butadieenikumin määrästä on tällöin sopivasti vähintään 30 %, kuten esimerkiksi välillä 30 % ja 65 %, sopivimmin vähintään 35 %. Lisäksi styreeni-butadieenikumin vinyylipitoisuus laskettuna butadieenikumin määrästä on tällöin sopivasti enintään 80 %, sopi- vammin enintään 70 %, ja sopivimmin enintään 60 %. Lisäksi tuotetun styreeni- butadieenikumin styreenipitoisuus on sopivimmin välillä 30 % ja 45 %, sopivimmin välillä 32 % ja 41 %. Tällöin lasisiirtymälämpötila voi olla erityisen sopiva alusker- rokselle ja kovettuminen tapahtua tarkemmin etukäteen määritellyllä hetkellä.

Eräässä suoritusmuodossa aluskerros käsittää liuospolymeroinnilla tuotettua sty- reeni-butadieenikumia, jonka vinyylipitoisuus laskettuna butadieenikumin määrästä on välillä 45 % ja 65 %, ja styreenipitoisuus on välillä 30 ja 40 %. Tällöin alusker-

SN roksen kovettuminen voi tapahtua hallitummin etukäteen määritellyllä alueella.

O

N

= Mukautuva materiaalikerros 21 voi sisältää hartsia. Hartsin määrä mukautuvassa o 30 materiaalikerroksessa, jos sitä on käytetty, voi olla vähintään 5 phr hartsia, sopi-

I vasti vähintään 10 phr hartsia, sopivammin vähintään 15 phr hartsia ja sopivimmin - vähintään 20 phr hartsia. Mukautuva materiaalikerros 21 voi sisältää enintään 70 00 phr hartsia, sopivasti enintään 60 phr hartsia, sopivammin enintään 50 phr hartsia, © ja sopivimmin enintään 40 phr hartsia. Hartsia käyttämällä aluskerroksen lasisiir-

O 35 tymälämpötilaa voidaan nostaa ennalta määritelty määrä siten, että aluskerroksen kovettuminen saadaan toteutettua etukäteen määritellyllä lämpötila-alueella.

Eräässä edullisessa suoritusmuodossa mukautuva materiaalikerros 21 sisältää 5— 60 phr hartsia, ja sopivammin 10—40 phr hartsia, ja sopivimmin 15—30 phr hartsia.

Mukautuva materiaalikerros 21 voi sisältää lujitetta. Lujitteen määrä mukautuvassa materiaalikerroksessa 21, jos sitä on käytetty, voi olla vähintään 10 phr lujitetta, sopivasti vähintään 20 phr lujitetta, sopivammin vähintään 30 phr lujitetta ja sopi- vimmin vähintään 35 phr lujitetta. Lisäksi mukautuva materiaalikerros 21 voi sisäl- tää enintään 60 phr lujitetta, sopivasti enintään 55 phr lujitetta, sopivammin enin- tään 40 phr lujitetta, ja sopivimmin enintään 50 phr lujitetta.

Lujite voi sisältää tai koostua nokilujitteesta ja/tai silikalujitteesta. Lujitteella alus- kerroksen lujuutta voidaan kasvattaa, jolloin aluskerroksen lujuus voi parantua.

Lisäksi lujitteella voidaan vaikuttaa aluskerroksen ShA kovuuteen siten, että alus- kerroksen kovuus voidaan saada helpommin optimoitua halutulle tasolle.

Mukautuva materiaalikerros 21 voi sisältää öljyä. Öljyn määrä, jos sitä on käytetty, voi olla vähintään 5 phr, edullisemmin vähintään 8 phr, ja edullisimmin vähintään 10 phr. Lisäksi öljyn määrä voi olla enintään 25 phr, edullisemmin enintään 22 phr, ja edullisimmin enintään 20 phr.

Mainittu öljy on sopivimmin valittu seuraavasta joukosta: - kasviöljy, - TDAE-öljy (treated distillate aromatic extract), - MES-öljy (mild extracted solvate), ja - RAE-öljy (residual aromatic extract).

Sopivimmin mainittu öljy sisältää tai koostuu ainakin pääosin TDAE-öljystä.

Aluskerroksen materiaali voi olla vulkanoitu siten, että vulkanointiaineena on käy- tetty rikkiä. a

N Nastatyyny o 30 Eräässä suoritusmuodossa liukuestenastan yhteyteen on sijoitettu nastatyyny 23.

I Tällöin ratkaisu käsittää sekä aluskerroksen että nastatyynyn, kuten on esitetty + kuvassa 3b. © © Jos nastarengas käsittää aluskerroksen 20 lisäksi nastatyynyn 23, nastatyyny voi

O 35 sisältää, ja sopivimmin on valmistettu, polymeerimateriaalista, jonka kovuus on olennaisesti riippuvainen ympäristön lämpötilasta.

Sopivimmin, mainittu liukuestenastan nastatyyny 23 on valmistettu polymeerimate- riaalista, joka polymeerimateriaali on järjestetty pehmenemään lämpimissä lämpö- tiloissa siten, että nastatyynyn ShA kovuus on enintään 55, kun ympäristön lämpö- tila on +22*C, ja jäykistymään kylmissä lämpötiloissa siten, että nastatyynyn ShA kovuus on vähintään 70, kun ympäristön lämpötila on -30*C. Sopivimmin, liukues- tenastan nastatyynyn ShA kovuus on vähintään 60, sopivimmin vähintään 70, kun ympäristön lämpötila on -5*C, ja/tai liukuestenastan nastatyynyn ShA kovuus on enintään 95, sopivimmin enintään 90, kun ympäristön lämpötila on -5*C. Nastatyy- nyn kovettuminen kylmissä olosuhteissa antaa liukuestenastalle paremman tuen ja siten aikaansaa paremmat pito-ominaisuudet renkaalle. Toisin sanoen, nastatyy- nyn kovettuminen voi kasvattaa liukuestenastan pistovoimaa, koska liukuestenas- ta ei pääse tällöin painumaan olennaisesti renkaan sisälle, jolloin nastan tunkeu- tuma jäähän on suurempi ja renkaan pito voi olla merkittävästi parempi. Lämpi- missä olosuhteissa nastatyyny voi olennaisesti pehmentyä, jolloin pehmenevä nastatyyny voi sallia nastarungon sisään painumisen renkaaseen, jolloin se voi pienentää pistovoimaa ja dynaamista nastaniskua, ja voi vähentää näin tienkulu- maa.

Nastatyynyn 23 käsittävässä suoritusmuodossa nastatyyny voi sisältää vähintään 10 phr yhtä tai useampaa seuraavista: - styreeni-butadieenikumi, - luonnonkumi, - polybutadieenikumi, - etyleenipropyleenidieenikumi, - nitriilikumi, ja - kloropreenikumi.

N

N Nastatyyny voi sisältää = - vähintään 5 phr hartsia, sopivimmin 5-60 phr hartsia, ja/tai o 30 - vähintään 20 phr, sopivimmin välillä 20-50 prh vähintään yhtä lujitetta, joka

I on sopivimmin valittu ryhmästä, joka koostuu nokilujitteesta ja silikalujitteesta. a 00 Hartsin määrä nastatyynyssä voi olla vähintään 5 phr hartsia, sopivasti vähintään © 10 phr hartsia, sopivammin vähintään 15 phr hartsia ja sopivimmin vähintään 20

O 35 phr hartsia. Lisäksi nastatyyny 23 voi sisältää enintään 7O phr hartsia, sopivasti enintään 60 phr hartsia, sopivammin enintään 50 phr hartsia, ja sopivimmin enin- tään 40 phr hartsia. Hartsia käyttämällä nastatyynyn lasisiirtymälämpötilaa voidaan nostaa ennalta määritelty määrä siten, että nastatyynyn kovettuminen saadaan toteutettua etukäteen määritellyllä lämpötila-alueella. Eräässä suoritusmuodossa nastatyyny sisältää 5-60 phr hartsia, ja sopivammin 10—40 phr hartsia, ja sopi- vimmin 15—30 phr hartsia.

Eräässä suoritusmuodossa nastatyyny on ympäristön lämpötilan ollessa yli 0°C elastinen kappale, jolla on kyky palautua puristamisen jälkeen takaisin alkuperäi- seen muotoonsa. Edullisesti, nastatyyny on valmistettu tai ainakin pääosin valmis- tettu elastomeerimateriaalista, jolla on kyky palautua puristamisen jälkeen takaisin alkuperäiseen muotoonsa ympäristön lämpötilan ollessa yli 0°C. Tämä voi olen- naisesti vähentää tien kulumista ympäristön lämpötilan ollessa sen verran korkea, ettei jäätä muodostu tien piennoille, ja lisäksi alkuperäiseen paksuuteensa palau- tunut nastatyyny voi parantaa liukuestenastan pito-ominaisuuksia lämpötilan olles- sa pakkasella.

Nastatyynyn — sisältävässä suoritusmuodossa, nastatyynyn paksuus liukues- tenastan ollessa lepotilassa eli silloin, kun liukuestenastaan ei vaikuta ulkopuolisia voimia, kuten esimerkiksi ajoalustan aiheuttamaa painetta, voi olla vähintään 0,4 mm, sopivammin vähintään 0,7 mm, ja sopivimmin vähintään 0,9 mm. Lisäksi liu- kuestenastan nastatyynyn paksuus voi olla enintään 3 mm, sopivammin enintään 2,5 mm, edullisemmin enintään 2,0 mm, ja sopivimmin enintään 1,5 mm. Käyttä- mällä aluskerroksen lisäksi liukuestenastan nastatyynyä, jolla on mainittu paksuus, liukuestenastan pito-ominaisuudet suhteessa ajopinnan kulumiseen voivat olla erityiset sopivat. Lisäksi ajoneuvon renkaan valmistaminen voi olla tehokkaampaa verrattuna muun kokoisiin nastatyynyn paksuuksiin. Esitetyn paksuinen nastatyyny voi yhdessä aluskerroksen 20 kanssa joustaa tarpeeksi sisäänpäin vähentääkseen ajoalustan kulumista, sekä pitää liukuestenastan kärkeä riittävästi ulkona renkaas-

SN ta, jotta renkaan pito olisi hyvä jäisellä ajoalustalla ajettaessa. Lisäksi esitettyä

N paksumman nastatyynyn asentaminen voi olla haastavaa, ja esitettyä ohuemman = nastatyynyn valmistaminen voi olla erityisen haastavaa. o 30 x Nastatyynyn pohjan muoto voi olla esimerkiksi valittu alla olevasta listasta:

E - pyöreä, 00 - ellipsi, © - liukuestenastan pohjalaipan muotoinen,

O 35 - kolmio, - suorakulmio, - 5-kulmio, - monikulmio, ja

- nauhamainen, kuten esimerkiksi o-renkaan muotoinen.

Näiden sijaan on mahdollista käyttää myös jotakin muuta liukuestenastan nasta- tyynyn muotoa. Nauhamainen muoto on sopivimmin päättymättömän silmukan muotoinen.

Menetelmä

Menetelmä ajoneuvon renkaan valmistamiseksi voi käsittää esimerkiksi seuraavat vaiheet: - tuodaan saataville o liukuestenasta, joka käsittää pohjalaipan, ja o ajoneuvon rengas, joka käsittää renkaan rungon ja renkaan pintakerrok- sen sekä pintakerroksen alle järjestetyn aluskerroksen, johon renkaan pintakerrokseen on järjestetty liukuestenastareikä liukuestenastalle, ja - kiinnitetään liukuestenasta ajoneuvon renkaaseen järjestettyyn liukues- tenastareikään.

Kyseisellä menetelmällä liukuestenasta voidaan asentaa tehokkaasti renkaaseen.

Esimerkki 1

Valmistettiin nastarenkaita, jotka sisälsivät aluskerroksen, jotka käsittivät uuden mukautuvan materiaalikerroksen. Renkaille tehtiin nastan pistovoimamittaukset.

Pistovoimatulokset on esitetty kuvassa 4a.

Kuvassa 4a on esitetty nastarenkaasta mitattuja nastan pistovoimia lämpötilan

SN funktiona. Kuvaajasta nähdään, että käytettäessä uutta mukautuvaa materiaaliker-

N rosta, renkaasta mitattu nastan pistovoima kasvoi selvästi lämpötilan laskiessa. o 30 Käytettäessä mukautuvaa materiaalikerrosta, nastan pistovoima oli pienehkö läm- x pötilan ollessa korkea ja kasvoi merkittävästi lämpötilan laskiessa. Toisin sanoen,

E nastan pistovoima oli lämpimässä ympäristössä selvästi pienempi kuin kylmässä o ympäristössä ©

O 35 — Esimerkki?

Tutkittiin mukautuvan materiaalikerroksen käyttäytymistä suhteessa ympäristön lämpötilaan. Lisäksi verrattiin tätä tunnetun tekniikan mukaiseen aluskerrokseen.

Aluskerrosmateriaalit valmistettiin ja vulkanoiduista aluskerrosmateriaaleista mitat- tiin laboratoriossa sekä kovuus että dynaaminen jäykkyys lämpötilan funktiona.

Kuvassa 4b on esitetty aluskerrosmateriaalien kovuuden muutoksia lämpötilan muuttuessa. Kuvassa 4b on esitetty sekä mukautuvan materiaalikerroksen että perinteisen aluskerrosmateriaalin kovuutta lämpötilan funktiona. Kuvaajasta voi- daan havaita, että mukautuvan materiaalikerroksen kovuus muuttui lämpötilavälillä +20°C — (-30*C) merkittävästi. Sen sijaan perinteisen aluskerrosmateriaalin ko- vuus pysyi lähes vakiona.

Kuvassa 4c on esitetty sekä mukautuvan materiaalikerroksen että perinteisen aluskerrosmateriaalin jäykkyyttä (DMTA, E*) lämpötilan funktiona. Kuvaajasta voi- daan havaita, että mukautuvan materiaalikerroksen jäykkyys muuttui lämpötilavä- lillä +20°C — (-30°C) merkittävästi. Perinteisen aluskerrosmateriaalin jäykkyys py- syi puolestaan lähes vakiona tarkasteltavalla lämpötila välillä.

Keksintö ja sen eri suoritusmuodot eivät rajoitu edellä esitettyihin esimerkkeihin toteutusmuodoista. Esitetyt yksittäiset piirteet voivat esiintyä keksinnön mukaises- sa ratkaisussa riippumatta muista esitetyistä yksittäisistä piirteistä. Patenttivaati- musten sisältämät tunnuspiirteiden olemassaoloa kuvaavat ilmaukset ovat avoimia siten, että tunnuspiirteiden esittäminen ei poissulje ratkaisusta sellaisia tunnuspiir- teitä, joita ei ole esitetty itsenäisissä tai epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

S oo = a & ©

S

Claims (16)

Patenttivaatimukset:

1. Ajoneuvon ilmatäytteinen nastarengas, joka käsittää kulutuspinnan (18), jo- hon kulutuspintaan on sijoitettu useita liukuestenastoja (10), tunnettu siitä, että - nastarengas sisältää kulutuspinnan alle sijoitetun aluskerroksen (20), joka käsittää mukautuvan materiaalikerroksen (21), - liukuestenasta (10) on sijoitettu ainakin osittain mainitun aluskerroksen (20) päälle, ja - nastan muoto yhdessä aluskerroksen kanssa on järjestetty tuottamaan liu- kuestenastalle liukuestenastan pistovoima siten, että A) liukuestenastan pistovoima ympäristön lämpötilan ollessa 0°C on vähintään 6 % suurempi kuin liukuestenastan pistovoima ympäristön lämpötilan ollessa 20*C, ja B) liukuestenastan pistovoima ympäristön lämpötilan ollessa -30*C on vähintään % suurempi kuin liukuestenastan pistovoima ympäristön lämpötilan olles- sa 20°C.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ajoneuvon nastarengas, jossa liukues- 20 tenastan pistovoima ympäristön lämpötilan ollessa 20*C on alle 120 N.

3. — Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ajoneuvon nastarengas, jos- sa mukautuvan materiaalikerroksen (21) dynaaminen jäykkyys (E*, MPa) on järjestetty olemaan - alle 20 MPa, kun ympäristön lämpötila on +20*C, - 40—400 MPa, kun ympäristön lämpötila on 0°C, ja SN - vähintään 500 MPa, kun ympäristön lämpötila on -30°C. O N

= 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ajoneuvon nastarengas, joka o 30 käsittää välikerroksen (22), joka välikerros on sijoitettu aluskerroksen (20) ja I pintakerroksen (18) väliin. a

© 5. — Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ajoneuvon nastarengas, joka © käsittää nastatyynyn (23), joka on sijoitettu ainakin osittain mainitun alusker- O 35 roksen (20) ja liukuestenastan (10) väliin.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ajoneuvon nastarengas, jos- sa aluskerroksen (20) paksuus on vähintään 0,5 mm, sopivammin vähintään 1,0 mm ja enintään 8 mm.

7. — Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ajoneuvon nastarengas, jos- sa aluskerros (20) koostuu mukautuvasta materiaalikerroksesta (21).

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ajoneuvon nastarengas, jos- sa mainittu mukautuva materiaalikerros (21) on valmistettu materiaalista, jon- ka lasisiirtymälämpötila (Tg) on järjestetty välille -20°C ja +12°C, ja sopi- vammin välille -5°C ja +5°C.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ajoneuvon nastarengas, jos- sa mukautuva materiaalikerros (21) sisältää vähintään 20 phr styreeni- butadieenikumia.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ajoneuvon nastarengas, jos- sa mukautuva materiaalikerros (21) sisältää vähintään 5 phr hartsia.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ajoneuvon nastarengas, jos- sa mukautuva materiaalikerros (21) käsittää vähintään 20 phr lujitetta, sopi- vimmin välillä 20-60 prh lujitetta.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen ajoneuvon nastarengas, jossa mainittu lujite sisältää yhtä tai kahta lujitetta, jo(t)ka on valittu joukosta silikalujite ja nokilujite. N N

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ajoneuvon nastarengas, jos- I sa mukautuva materiaalikerros käsittää liuospolymeroinnilla tuotettua styree- © 30 ni-butadieenikumia, jonka vinyylipitoisuus laskettuna butadieenikumin mää- I rästä on välillä 30 % ja 65 %, ja styreenipitoisuus on välillä 30 ja 45 %. a ©

14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ajoneuvon nastarengas, jos- © sa mukautuva materiaalikerros käsittää N S 35 - vähintään 60 phr liuospolymeroinnilla tuotettua styreeni-butadieenikumia, ja - 0—20 phr polybutadieenikumia.

15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ajoneuvon nastarengas, jos- sa mukautuvan materiaalikerroksen (21) ShA kovuus on - enintään 60, sopivammin välillä 40-55, kun ympäristön lämpötila on +20°C, ja - vähintään 70, ja sopivimmin välillä 70-90, kun ympäristön lämpötila on - 30°C.

16. Elastomeerimateriaalin, joka on järjestetty pehmenemaan lämpimissä lämpö- tiloissa ja jäykistymään kylmissä lämpötiloissa siten, että materiaalin dynaa- minen jäykkyys (E*, MPa) on - alle 20 MPa, kun ympäristön lämpötila on +20*C, - välillä 40-400 MPa, kun ympäristön lämpötila on 0°C, ja - vähintään 500 MPa, kun ympäristön lämpötila on -30*C, käyttö ajoneuvon renkaan aluskerroksena. N O N o I = © © N O N