FI59054B - Pneumatiskt daeck - Google Patents

Description

f1 .... KUULUTUSJULKAISU rQnc,

Wj M <11>utlAogningsskiuft 59054

Ke C Patentti ay'innetty 10 05 I?31

VvM Patent meddelat >S V / (51) Kv.m.3/W«.c·.3 B 60 c 9/18, 7/22 SUOMI—FINLAND (21) 750^98 (22) Hak«mi«patvt — AnaOknlnctdig 21.02.75 (23) AHcupUvl—Glki(h*tsda| 21.02.75 (41) TuHut julktMkii — Blivlt offantllg 27.08.75 ritwKtl- ja raklatarihallltiie /44) NahttvaktipMon j· kuuL|uikai«un pvm.—

HrtMt och regleteretyrelswi ' ' AraMon uthgd odi utUkrtfWn pub«c«r*d 27.02.81

(32)(33)(31) Pyydetty *tuoik«i«—8«gini priority 26.02.7U

Englanti-England(GB) 08566/7^ (71) Dunlop Limited, Dunlop House, Hyder Street, St. James's, London S.W.l, Englanti-England(GB) (72) William Lewis Jackson, Sutton Coldfield, West Midlands, Englanti-England(GB) (7^) Oy Jalo Ant-Wuorinen Ab (5^) Pneumaattinen rengas - Pneumatiskt däck Tämä keksintö koskee pneumaattisia renkaita, jotka käsittävät elastista ainetta olevan kulutuspinnan, kyljet, rengasmaisen, kulu-tuspintaa vahvistavan vyön, jonka aksiaalinen leveys on pääasiassa sama kuin kulutuspinnan leveys ja joka on sijoitettu säteen suunnassa välittömästi tämän sisäpuolelle sekä joka on pääasiassa venymätön sekä akselin suunnassa että kehän suunnassa, sekä kumisen laajennus-nauhan tai laajennustenkaan, joka oleellisesti kulutuspinnan levyisenä on sijoitettu säteen suunnassa vahvikevyön sisäpuolelle.

Tämäntyyppinen, jossa ei ole kuitenkaan kulutuspintaa vahvistavaa vyötä, rengas on kuvattu mm. brittiläisessä patentissa 229 886. Tässä renkaassa on käytetty joustavasta kumista tehtyä ripaelintä, joka on sijoitettu renkaaseen kulutuspinnasta säteensuunnassa sisäänpäin. Kyseisen ripaelimen tarkoituksena on toimia renkaan vääristy-mispyrkimyksiä vastaan rengasta kuormitettaessa. Renkaan ollessa ilmalla täytettynä, on ripaelin vetojännityksen alaisena ja pyrkii näin vastustamaan kulutuspinnan muodonmuutoksia kuormituksen alaisena. Kyseinen ripaelin on näinollen tarkoitettu paineistetussa renkaassa olemaan vetojännityksen alaisena eikä sillä näinollen ole vaikutusta renkaaseen kohdistuvien säteensuuntaisten kuormitusten kantamisessa.

59054

Edellämainittua tyyppiä oleva (ei vahvikevyötä) pneumaattinen rengas on tunnettu myös US-patentista 3 734 157. Kyseisessä renkaassa on esitetty ratkaisu, jolla renkaan kantokyky voidaan oleellisesti säilyttää vaikka rengas olisi vajaapaineinen tai peräti tyhjä. Ratkaisuksi on esitetty sitä, että renkaan sisätilaan, kulutuspinnan alle on sijoitettu useampia kehänsuuntaisesti kulkevia rengasmaisia jousielimiä. Jousielimet on esitetty upotettaviksi kumiin, jolloin näin aikaansaadut elementit voidaan joko liimata tavallisen renkaan sisäpintaan tai vaihtoehtoisesti vulkanoida suoraan renkaaseen sen valmistuksen yhteydessä. Kyseisessä rengasrakenteessa joutuvat jousielimet kuormituksen alaiseksi vasta kun renkaan kannettavaksi asetetaan kuormaa. Renkaan lepotilassa jousielimet ovat jännittymät-tömiä. Renkaan kuormitustilanteessa jousielimet siirtävät kuormi-tusrasituksen renkaan kylkien välityksellä vanteelle.

Keksinnön mukaisesti on nyt oivallettu, että kyseisenlaisen, johdannossa esitetty, vahvikevyöllä varustetun renkaan kantokykyä voidaan merkittävästi parantaa siten, että laajennusrengas muotoillaan siten sekä sijoitetaan renkaaseen siten, että se renkaan kuormittamattomassa ja paineettomassa tilassa on ympäröivän vahvikevyön kokoonpuristama. Esipuristettua kumia olevan kehävanteen sisällyttäminen renkaaseen johtaa renkaan suurempaan kannatuskykyyn samalla kun minimoidaan sitä seuraavat lämmönkehitysongelmat, jotka tavallisesti johtuvat lisäkumin sisällyttämisestä renkaisiin.

Samanaikaisesti pystytään ylläpitämään ja joissakin tapauksissa parantamaan renkaan ajomukavuutta, so. renkaan kykyä vaimentaa tien epätasaisuuksia siirtämättä epämiellyttävää tärinää akseliin ja siten ajoneuvoon ja sen matkustajiin.

Keksintö selitetään seuraavassa yksityiskohtaisemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää kehävanteen asentamista puneumaattiseen renkaaseen.

Kuvio 2 on graafinen esitys, josta näkyy esipuristetun kumin vaikutus pneumaattisen renkaan pysty- ja vaakatärinän kehittymiseen.

Elastomeeristen renkaiden suorituskykyä nopeuden ja kannatusky-vyn suhteen rajoittaa niiden rakenteessa käytettyjen materiaalin hysteresisvaikutus. Erityisesti tämä koskee täyskumirenkaita. Rajoitukset ovat suurin piirtein seuraavan kaavan mukaiset: 3 59054 2

T T. HS

—^ < raja-arvo, jossa R = renkaan säteensuuntainen paksuus, L = renkaaseen vaikuttava pystysuuntainen kuorina, H = rengaskumin hysteresishäviö, S = nopeus (poikkeamajaksoja/aikayksikkö), M = kumin kimmomoduli, A = kosketusalueen tehokas ala.

Edellisessä mainittu raja-arvo riippuu ko. renkaan tehokkaasta jäähtymisasteesta.

Tämän keksinnön tarkoituksena on parantaa renkaiden kantokykyä esipuristamalla kumia oleva kehävanne puristuksessa olevassa renkaassa.

Esipuristamisen arvo ilmenee yleisesti sanottuna edellisessä esitetystä kaavasta, koska esipuristamisen vaikutus kumissa nostaa kimmomodulia (M) suurentamatta hysteresishäviötekijää (H). Esipuris- 2 taminen pienentää siis kaavan T L HS arvoa ja sallii siis myös sen

MA

että rengas kannattaa suuremman kuorman (L) ylittämättä raja-arvoa.

On ilmeistä että tämä kaava edustaa yksinkertaistettua likiarvoa renkaassa vallitsevasta tilasta. Riippuen renkaan valmistusmenetelmästä ei esipuristamisaste välttämättä ole sama koko kokoon-puristetussa kumissa. Yleensä on kuitenkin sopivinta, ettei mitään osaa esipuristettua kumia olevasta kehävanteesta ole esipuristettu enemmän kuin 30 %. Keskimääräinen esipuristus esipuristettua kumia olevassa kehävanteessa on sopivimmin alueella 10-20 %, vaikkakin myös näitä pienemmillä esipuristuksilla on merkityksensä, varsinkin pneumaattisessa renkaassa, kuten jäljempänä selitetään.

On myöskin ilmeistä, että mitä suurempi kumin kimmomoduli on, sitä pienempi on tarvittava esipuristaminen tietyn vaikutuksen aikaansaamiseksi kannatuskykyyn.

Kuvio 1 (a) esittää vanteelle asennetun pneumaattisen vyören- kaan poikkileikkausta.

Kuvio 1 (b) esittää elastomeerikehävanteen poikkileikkausta, jonka halkaisija on suurempi kuin puskurikerrosalueen sisäpinta.

Kuvio 1 (c) esittää kehävannetta kiinnitettynä paikalleen sisäpintaan .

59054 4

Esitetyssä laajuudessa tämä muunnos kykenee suurentamaan renkaan kannatuskykyä noin 20 % ilman sitä suurta hysteresisenergiahä-viötä, joka yleensä syntyy paksuja sisävuorauksia käytettäessä.

Esipuristettua kumia olevan kehävanteen vaikutus pneumaattisen renkaan ajomukavuuteen selvenee seuraavan esimerkin avulla.

Kaksi 155-12 Dunlop SP Sport tekstiilivyörengasta varustettiin kumisilla kehävanteilla, jotka sijoitettiin lakialueen alapuolelle renkaan sisäpintaan. Toisessa tapauksessa kehävanne ei ollut esi-puristettu ja toisessa se oli. Viimemainitussa tapauksessa esijännitys oli 4 %:n luokkaa. Kehävanteissa käytetty kumi oli luonnon-kumiyhdiste, jonka koostumus ilmenee allaolevasta taulukosta.

Taulukko

Paino-osaa SMR 20 100

Flectol-hiutaleet 2,5

Nonax ZA 1,0

Mineraaliöljy 5,0

ZnO 4,0

Steariinihappo 1,0 GPF musta 65,0

Rikki 3,0

Santocure 1,0 PVI 0,8 SMR 20 on tavanomainen malesialainen luonnonkumi.

Flectol-hiutaleet on tavaramerkkituote, joka käsittää (2,2,4-trime-tyylidihydrokinoliinia).

Nonos ZA on fenyyli-isopropyyli-p-fenyleenidiamiini (IPPD).

Santocure on N-sykloheksyylibentstiatsoli-sulfeeniamidi (CBS).

PVI 50 on 50 %:nen sykloheksyylitioftalimidi + 50 %:nen inertti epäorgaaninen täyteaine.

2

Yhdisteen kovuus oli 64°BS ja sen kimmomoduli oli 7,00 MN/m mitattuna dynaamisesti 15 Hz ja 10 % taajuudella, so. värähtely oli 0:n ja 10 %:n venymän välillä.

Molemmille renkaille merkittiin muistiin kuormakimmoisuuskäyrät ja ilmeni että standardipaineella 0,14 MPa (1,4 kp/cm ) oli esijännitetyllä kehävanteella varustetun renkaan kuormakimmoisuuskäyrä noin 7 % jyrkempi kuin ilman esipuristamista olevan vertailukohteen käyrä, so. esijännitetyllä kumivanteella varustettu rengas oli vä-

Claims (2)

59054 heiranän kimmoisa tietyllä kuomalla kuin vertailurengas. Renkaiden värähtelyn siirtokyky mitattiin asentamalla ilmalla 0,14 MPa:n paineeseen täytetyt renkaat laboratoriossa Machpherson-tyyppiselle jousitukselle, ja rengasta pyöritettiin 2450 N (250 kp) kuormalla rimarummulla renkaiden tärisyttämiseksi. Pyörän akselin indusoitu kiihtyvyys, jolle rengas oli asennettu, mitattiin suurella taajuusalueella. Sekä säteensuuntaiselle (eli pysty-) kiihtyvyydelle VA että pituussuuntaiselle kiihtyvyydelle LA on esijännitetyn kehävanteen tulokset merkitty kuvioon 2, joka esittää suhteita renkaiden siirtämien kiihtyvyyksien välillä, kun renkaassa on esi-puristettua kumia, vast, kun siinä on esipuristamatonta kumia, funktiona niistä tärinätaajuuksista, joille renkaat olivat alttiina, so. herätetaajuuksista. Kuvion viistotut alueet esittävät niitä osia taajuusalueesta, jolla esijännitettyä kumia sisältävä rengas oli tuloksiltaan parempi. Pituusuuntainen kiihtyvyys on erityisen tärkeä, koska ajoneuvojen suunnittelijoille asetetaan suuremmat rajoitukset jousituksen jäykkyyden suunnittelussa tässä suunnassa kuin pystysuunnassa. Esijännitetty kehävanne on selvästi edullisempi koska se pienentää tärinän siirtymistä melkein koko taajuusalueella pituussuuntaisen vaikutuksen ollessa kysymyksessä.

1. Pneumaattinen rengas (10) käsittäen elastista ainetta olevan kulutuspinnan (13), kyljet, rengasmaisen, kulutuspintaa vahvistavan vyön (11), jonka aksiaalinen leveys on pääasiassa sama kuin kulutus-pinnan leveys ja joka on sijoitettu säteen suunnassa välittömästi tämän sisäpuolelle sekä joka on pääasiassa venymätön sekä akselinsa suunnassa että kehänsä suunnassa, sekä kumisen laajannusnauhan tai laajennusrenkaan (12), joka oleellisesti kulutuspinnan (13) levyisenä on sijoitettu säteen suunnassa vahvikevyön (11) sisäpuolelle, tunnettu siitä, että laajennusrengas on siten muotoiltu ja sijoitettu renkaaseen (10), että se renkaan kuormittamattomassa ja paineettomassa tilassa on ympäröivän vahvikevyön (11) kokoonpuris-tama.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rengas, tunnettu siitä, että keskimääräinen kokoonpuristuminen laajennusnauhassa tai