FI82815C - Fast dubb, motsvarande hylsdubb, anordnat i ett fordonsdaeck. - Google Patents

Description

82815

Ajoneuvon renkaaseen sovitettu kiinteä nasta, vastaavasti holkkinasta Fast dubb, motsvarande hylsdubb, anordnat i ett fordonsdäck 5

Keksinnön kohteena on ajoneuvon renkaaseen sovitettu kiinteä nasta, vastaavasti holkkinasta, joka on muotoiltu siten, että nastan ollessa lepotilassa sen kumin kanssa kosketuksessa oleva alue on olennaisesti 10 pienempi kuin nastan vastaavan alueen kokonaispinta-ala.

Lisääntyvät liikennemäärät yhdessä nastarenkaiden kanssa ovat osoittautuneet merkittäväksi tien kulutustekijäksi. Eräissä maissa tämä seikka on johtanut jopa nastarenkaiden kieltämiseen tai ainakin merkittäviin 15 rajoituksiin.

Pohjoismaisissa olosuhteissa on toisaalta vääjäämättömästi osoitettu liukuesteen liikenneturvallisuutta sekä - joustavuutta parantava vaikutus, josta ei saisi luopua - haitat vain tulisi eliminoida. Hyviin tu-20 loksiin päästään kehittämällä sekä tiepäällysteitä että liukuesteren-kaita.

... Auton ilmakumirenkaan vieriessä tasaista pintaa pitkin se joustavuuten- sa johdosta litistyy huomattavasti säteen suunnassa, jolloin kosketus-; 25 pinnan alueelle muodostuu vierintäsäteen muuttumisesta johtuvia pituus- ·’· sekä poikittaissuuntaisia voimia.

Renkaan vieriessä ja nastan kohdatessa tien pinnan syntyy erittäin : '· ' nopea tiehen kohdistuva isku johtuen nastan liike-energiasta sekä kumin 30 viskoelastisesta luonteesta vastustaa nopeita liikkeitä.

Nastan lähestyessä tien kosketuskohtaa renkaan runkorakenne taipuu siten, että taipuneen osan säde on merkittävästi pienempi kuin kuormittamattoman renkaan vastaavien osien säde. Tämä kääntää kohtisuoraan pin-35 taa vastaan asennettua nastaa pystyasentoon ennen tiekosketusta. Nastan kärjen ulkonemasta johtuen se ei käänny kuitenkaan riittävästi pystvvn. vaan kohtaa tien pinnan vinossa asennossa. Tässä vaiheessa alkavat myös vaikuttaa luistotaipumuksesta johtuvat voimat.

2 82815 1 Pyörivän renkaan ja siihen kiinnitetyn ulostyöntyvän kappaleen (nastan) kohdatessa tien pinnan syntyy liike-energiasta sekä kumin nopeasta muodonmuutoksesta johtuva iskuvaikutus tien pintaan. Tien kulutusta voidaan merkittävästi vähentää, mikäli tämä iskuvaikutus saadaan eliminoiduksi 5 Cai sitä voidaan vähentää. Tämän keksinnön avulla vähennetään kumin vls-koelastisuudesta johtuvaa iskua.

Kumin nopeita iskumaisia muodonmuutoksia vastustavaa ilmiötä voidaan kuvata mallilla, joka koostuu elastisesta jousesta ja vlskoosisesta nestesy-10 linteristä tai näiden yhdistelmistä. Periaatteena on, että viskoosinen osa tulee hallitsevaksi nopeissa muodonmuutoksissa, jollaisesta nastan tiekosketuksen alkuhetkellä on kysymys. Viskoelastista iskua kuvaa Floor’in kehittämä matemaattinen malli £ - —- (1 - e -C/ä )

E

jossa 20 Muodonmuutos Πλ * Jännitys E * Kimmomoduli t * Aika A » Retardaatioaika 25

Matemaattisen mallin muodosta voidaan nähdä, että kun t eli muodonmuu-tosaika on hyvin pieni tai pienenee, niin saman jännitystilan aikaansaamiseen tarvittava muodonmuutos pienenee eksponentiaalisesti. Tämä johtuu siitä, että kumin viskoosisen komponentin ollessa hallitseva se 30 ei ehdi mukaan nopeisiin liikkeisiin joustavuutensa edellyttämällä tavalla, jonka seurauksena on nopea ja luja iskuvaikutus.

Aikaisemmin tunnetut nastaratkalsut eivät ole poistaneet tätä viskoelastista iskua ja siitä johtuvaa tien kulumisvaikutusta. Perinteisesti nasta 35 on tukeutunut kumiin koko laippaosan alueelta ja runko-osan vastaavien pintojen välityksellä, jolloin kumiin kohdistunut isku on ollut voimakas aiheuttaen tien kulumisen ja rengaskumln vaurioitumisen.

li 3 82815

Perinteisesti liukuesteiden suunnittelussa ei ole otettu huomioon kumin virtausta, jolloin kumiin asennettu kappale vaurioittaa kumiainesta aiheuttaen nastan löystymisen sekä välillisesti tai välittömästi renkaan runkorakenteen vaurioitumisen. Vauriot ovat yleisimmin johtuneet siitä, 5 että nastan muodoissa on teräviä särmiä tai haitallisia epäjatkuvuus-kohtia, jotka kuluttavat kumisidoksia kumiaineksen virratessa niiden ohi ja painuessa jännitystilasta johtuen teräviä särmiä vasten. Haitallisia ovat myös sellaiset epäjatkuvuuskohdat, joihin muodostuu suljettuja ilmataskuja. Nastan painuessa renkaan sisään ja kumin virra-10 tessa tällaisiin ilmataskuihin kumin paine on merkittävästi suurempi kuin ilman paine, jolloin ilma puristuu kokoon nopealla iskulla, lämpe-nee voimakkaasti ja aiheuttaa ympärilläolevän kumin vaurioitumisen.

Tekniikan tason osalta viitataan julkaisuihin US-3 426 822, SE-214 858 15 ja SE-204 876. Näissä julkaisuissa on esitetty ajoneuvon renkaaseen sovitettu kiinteä nasta, vastaavasti holkkinasta, joka on muotoiltu siten, että nastan ollessa lepotilassa sen kumin kanssa kosketuksessa oleva alue on olennaisesti pienempi kuin nastan vastaavan alueen kokonaispinta-ala. Kiinteän nastan, vastaavasti holkkinastan laipassa on 20 ainakin yksi kohouma.

Tekniikan tason osalta viittaamme lisäksi julkaisuihin US-3 693 688 ja 1 US-Re. 27266. Näissä julkaisuissa on esitetty kiinteä nasta, vastaavas- .·.·. ti holkkinasta, jonka laipassa on syvennyksiä, edullisesti uramaisia .:. 25 syvennyks iä.

Keksinnön päämääränä on aikaansaada parannus nykyisin tunnettuihin * ‘ kiinteisiin nastaratkaisuihin ja vastaavasti holkkinastaratkaisuihin.

Keksinnön yksityiskohtaisempana päämääränä on aikaansaada kiinteä nas-30 ta, vastaavasti holkkinasta, jossa on vältetty nykyisin tunnetuissa ratkaisuissa esiintyvät epäkohdat.

: Keksinnön päämäärät saavutetaan kiinteällä nastalla, vastaavasti holk- ’ kinastalla, jolle on tunnusomaista se, että kiinteän nastan, vastaavas- 35 ti holkkinastan niitin kärki on sovitettu epäsymmetrisesti nastan aksiaalisen suunnan suhteen, mikä aikaansaa nastaa pyörittävän voiman.

4 82815

Nastan pyöriessä kärki pysyy teräväreunaisena, jolloin sen tunkevana jääpintaan luistotilanteessa saadaan aikaan pienenunällä pistovoimalla.

5 Kiinteä nasta, vastaavasti holkkinasta on edullisesti muotoiltu siten, että nastan ollessa lepotilassa sen kosketusalue kumiin nastan pisto -voiman aikaansaavilta alueilta tien pinnan tasoon kohtisuorasti projisoituna on olennaisesti pienempi kuin nastan vastaavan alueen kokonaispinta-ala, jolloin kumin viskoelastisista ominaisuuksista aiheutuva 10 kumin virtaus kiinteän nastan, vastaavasti holkkinastan ympärillä on sovitettu pehmentämään ensikosketusta kiinteän nastan, vastaavasti holkkinastan niitin kärjen ja tien pinnan välillä.

Kiinteän nastan, vastaavasti holkkinastan laipassa on edullisesti yksi 15 tai useampi kohouma.

Kiinteän nastan, vastaavasti holkkinastan laipassa on edullisesti syvennyksiä, edullisesti uramaisia syvennyksiä.

20 Kiinteän nastan, vastaavasti holkkinastan laipan ja kumin välinen kosketusalue on edullisesti olennaisesti rengasmainen.

Kumin virtaus kiinteässä nastassa, vastaavasti holkkinastässä oleviin syvennyksiin on samalla sovitettu aikaansaamaan nastaa pyörittävän 25 voiman.

Kiinteän nastan, vastaavasti holkkinastan muotoillut osat on sovitettu samalla muodostamaan tuuletuskanavan tai -kanavia, jotka mahdollistavat ilman virtaamisen nastan ohi.

30

Nasta on edullisesti konstruoitu siten, että se tukeutuu kumiin nastan tiekosketuksen alkuvaiheessa vain pienellä kosketusalueella, jolloin kumin viskoelastinen isku vaimenee oleellisesti. Samalla käytetään hyödyksi ilman virtauksen puhdistava ja jäähdyttävä vaikutus.

35 5 82815

Renkaan vieriessä nastan tiekosketuksen alkukohdasta eteenpäin kuminen kulutuspinta puristuu renkaan vyörakenteen ja tien pinnan väliin, jol-lon kumi ei puristu kokoon, vaan joustavana materiaalina virtaa nastan ilmasyvennyksiin työntäen siellä olevaa ilmaa pois. Näin saadaan aikaan 5 riittävä tunkeumavoima kärjen alla olevaan jääpintaan sekä nastan runkoa tukeva puristusvaikutus.

Keksintöä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisien piirustuksien kuvioissa esitettyihin suoritusmuotoihin, joihin 10 keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus yksinomaan rajoittaa.

Kuvio 1 esittää kiinteän nastan periaatteellista suoritusmuotoa.

Kuvio 2a esittää kuvion 1 mukaista kiinteää nastaa alhaaltapäin nähty-15 nä.

Kuvio 2b esittää kuvion 1 mukaista kiinteää nastaa suunnasta B nähtynä. Kuvio 3 esittää holkkinastan periaatteellista suoritusmuotoa.

20

Kuvio 4 esittää kuvion 3 mukaista holkkinastaa suunnasta B nähtynä.

Kuvio 5 esittää kiinteän nastan erästä edullista suoritusmuotoa.

25 Kuvio 6 esittää kuvion 5 mukaista kiinteää nastaa suunnasta B nähtynä.

Kuvio 7 esittää kiinteän nastan erästä toista edullista suoritusmuotoa.

Kuvio 8 esittää kuvion 7 mukaista kiinteää nastaa suunnasta B nähtynä. 30

Kuvio 9 esittää kiinteän nastan erästä kolmatta edullista suoritusmuotoa.

Kuvio 10 esittää holkkinastan erästä edullista suoritusmuotoa.

35 « 82815

Kuvio 11 esittää keksinnön mukaisen holkkinastan erästä edullista suoritusmuotoa.

Kuvio 12 esittää holkkinastan erästä kolmatta edullista suoritusmuotoa. 5

Kuvion 11 mukaisessa holkkinastassa 20 on sovellettu vastaavaa ajatusta kuin kuvioiden 7 ja 8 mukaisessa suoritusmuodossa. Tässä suoritusmuodossa holkkinastan 20 niitin 21 laippaan 22 on muodostettu rengasmainen kohouma 19, jolloin kosketusalue A muodostuu rengasmaisesta kohouma-10 alueesta A,.

Holkkinastassa nastaa pyörittävä voima on keksinnön mukaisesti aikaansaatu siten, että holkkinastan 20 niitin 21 kärki 23 on sovitettu epäsymmetrisesti nastan aksiaalisen suunnan suhteen, mikä on sovitettu 15 aikaansaamaan nastaa pyörittävän voiman. Epäsymmetrinen sovitus voi olla myös sellainen, että kärki 23 on vinossa asennossa nastan aksiaalisen suunnan suhteen.

Kuvioissa l,25~ja 2b keksinnön mukaista kiinteää nastaa on merkitty 20 yleisesti viitenumerolla 10. Kiinteä nasta 10 muodostuu runko-osasta 11, laippaosasta 12 sekä kärjestä 13. Ajoneuvon renkaan kumia on merkitty viitenumerolla 14 ja renkaan kulutuspintaa viitenumerolla 15. Kiinteän nastan 10 ja kumin 14 välistä kosketusaluetta on merkitty kirjaimella A. Kuten kuviosta 1 ja 2b selvästi havaitaan, kiinteän 25 nastan 10 kosketusalue A, tässä tapauksessa laippaosan 12 kosketusalue A on sellainen, että laippaosan ja kumin 14 pinnan 14a välille jää ilmataskuja 16. Runko-osan 11 kosketusalue A on vastaavasti sellainen, että runko-osan 11 ja kumin 14 pinnan 14a välille muodostuu ilmakanavia 17, joiden avulla ilmataskut 16 tuuletetaan.

30

Kiinteä nasta 10 on muotoiltu siten, että nastan ollessa lepotilassa sen kosketusalue A kumiin 14 on olennaisesti pienempi kuin nastan vastaavan alueen kokonaispinta-ala, jolloin kumin 14 viskoelastisista ominaisuuksista aiheutuva kumin 14 virtaus kiinteän nastan 10 ympärillä 35 on sovitettu pehmentämään ensikosketusta kiinteän nastan 10 kärjen 13 ja tien pinnan välillä.

I; 7 82815

Kiinteän nastan 10 muotoillut osat on sovitettu samalla muodostamaan tuuletuskanavan tai -kanavia 17, jotka mahdollistavat ilman virtaamisen nastan ohi.

5

Kuvioiden 3 ja 4 mukaisessa suoritusmuodossa holkkinastaa on merkitty yleisesti viitenumerolla 20. Holkkinasta 20 muodostuu niitistä 21, niitin 21 laipasta 22, kärjestä 23 sekä hoikista 24. Kuvioissa 3 ja 4 kosketusaluetta on merkitty samoin kirjaimella A, kuten kuvioiden 1 ja 10 2 mukaisessa suoritusmuodossa. Kuvioiden 3 ja 4 mukaisessa suoritusmuo dossa on käytetty täysin vastaavaa periaatetta kuin kuvioiden 1 ja 2 mukaisessa suoritusmuodossa. Ilman virtaus pois ilmataskusta 16 tapahtuu niitin 21 ja hoikin 24 välyksen 17a kautta. Tuuletus voidaan järjestää myös vastaavalla tavalla kuin kuvioissa 1,2a ja 2b, toisin sa-15 noen muodostamalla niittiin 21 tai hoikkiin 14 tuuletuskanava tai -kanavia 17.

Kuvioiden 5 ja 6 mukaisessa suoritusmuodossa kiinteän nastan 10 laippa-osaan 12 on tehty yksi tai useampi kohouma 18. Tällöin laippaosa 12 20 koskettaa kumia 14 laita-alueilta A, ja kohouman 18 alueelta Aj. Tässä suoritusmuodossa kosketusalue A muodostuu siis kosketusalueiden A, ja A, summasta.

Kuvioiden 7 ja 8 mukaisessa suoritusmuodossa kiinteän nastan 10 laippa-25 osaan 12 on tehty rengasmainen kohouma 19. Tässä suoritusmuodossa kos-ketusalueen A muodostaa siis rengasmainen kohouma-alue A,. Tässä suoritusmuodossa tuuletuskanavan 17 muodostaa runko-osaan 11 tehty laaja reikä. Kärki 13 tai runko 11 voi olla huokoisesta materiaalista, jolloin runko-osaan 11 tai kärkeen 13 ei tarvitse tehdä erillistä ilma-30 kanavaa tuuletuksen aikaansaamiseksi.

Kuvion 9 mukaisessa suoritusmuodossa kiinteän nastan laippaosaan 12 on muodostettu yksi tai useampia syvennyksiä, edullisesti uramaisia syvennyksiä 19a,19b jne. Tässä suoritusmuodossa kosketusalue A muodostuu 35 kosketusalueiden A, ,Aj ja A, summasta. Kuvion 9 mukaisessa suoritusmuodossa kiinteä nasta 10 on sellainen, että laippaosan 12 alapuolelle 8 82815 muodostuu terävän kulman johdosta ilmatasku 16, joka tuuletetaan keksinnön mukaisesti tuuletuskanavan tai -kanavien 17 avulla.

Kuvion 10 mukaisessa suoritusmuodossa holkkinastan 20 laippaan 22 on 5 muodostettu vastaavalla tavalla kuin kuvioiden S ja 6 mukaisessa suoritusmuodossa yksi tai useampi kohouma 18. Tässä suoritusmuodossa koske-tusalueen A muodostaa kohouman kohdalla oleva kosketusalue Aj.

Kuvion 12 mukainen holkkinasta 20 on muodostettu vastaavalla tavalla 10 kuin kuvion 9 mukainen kiinteä nasta 10. Tässä suoritusmuodossa holkkinastan 20 niitin 21 laippaan 22 on muodostettu yksi tai useampi syvennys, edullisesti uranaiset syvennykset 19a,19b jne. Tässä suoritusmuodossa kosketusalue A muodostuu kosketusalueiden A,,Aj ja A, summasta.

15 Asennettaessa kuvioiden 1,2 ja 5-9 mukainen kiinteä nasta tai vastaavasti kuvioiden 3,4 ja 10-12 mukainen holkkinasta renkaassa olevaan reikään sopivalle korkeudelle, nasta tukeutuu kumiin 14 vapaassa tilassa laipan 12, vastaavasti 22 ulkoreunan lisäksi nystyrän tai nystyröiden kärjillä, rengasmaisella kosketuspinnalla tai urituksen harjoilla, 20 joiden väliin jää joka tapauksessa runsaasti ilmatilaa ja kumin 14 vapaata pintaa 14a. Kiinteän nastan 10, vastaavasti holkkinastan 20 tullessa tiekosketukseen kumin 14 viskoelastisuuden aiheuttama nopea isku nastan kautta tien pintaan on pieni, koska nastan kosketusalue A kumiin 14 on pieni. Renkaan vieriessä eteenpäin kumi 14 puristuessaan 25 täyttää laippaosan 12, vastaavasti 22 ilmataskut 16 ja saa ajoneuvon painon avulla aikaan riittävän pistovoiman nastan pitokyvyn varmistamiseksi .

Kumin 14 virtaus kiinteässä nastassa 10, vastaavasti holkkinastässä 20 30 oleviin syvennyksiin on samalla sovitettu aikaansaamaan nastaa pyörittävän voiman. Nastan pyöriessä kärki 13, vastaavasti 23 pysyy terävä-reunaisena, jolloin sen tunkeuma jääpintaan luistotilanteessa saadaan aikaan pienemmällä pistovoimalla. Tällöin nastan 10,20 pito-ominaisuudet ovat paremmat kuin pyöreäksikuluneella kärjellä. Näin ollen tällai-35 silla syvennyksillä aikaansaadaan samalla merkittävä lisävaikutus, joka li » 82815 on omiaan tehostamaan keksinnön mukaisella nastalla aikaansaatavaa teknillistä efektiä.

Viskoelastinen isku muodostuu holkkinastassa 20 pääosin niitin 21 lai-5 pan 22 alueella. Kuitenkin vastaava muotoilu kuin laipassa 22 voidaan tehdä myös hoikin 24 kumia 14 vasten oleville osille, jotta hoikista 24 aiheutuvaa iskua voidaan pienentää ja helpottaa hoikin 24 liikkumista kumin 14 sisällä. Tällainen muotoilu on esitetty kuvioissa 10 ja 11 viitenumerolla 18a.

10

Edellä on esitetty ainoastaan eräs keksinnön edullinen suoritusmuoto ja alan ammattimiehelle on selvää, että niihin voidaan tehdä lukuisia modifikaatioita oheisessa patenttivaatimuksessa esitetyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

15

Claims (1)

1 Patenttivaatimus Ajoneuvon renkaaseen sovitettu kiinteä nasta (10), vastaavasti holk-kinasta (20), joka on muotoiltu siten, että nastan ollessa lepotilassa 5 sen kumin (14) kanssa kosketuksessa oleva alue (A) on olennaisesti pienempi kuin nastan vastaavan alueen kokonaispinta-ala, tunnet-t u siitä, että kiinteän nastan (10), vastaavasti holkkinastan (20) niitin (21) kärki (23) on sovitettu epäsymmetrisesti nastan aksiaalisen suunnan suhteen, mikä aikaansaa nastaa pyörittävän voiman. 1C 15 20 25 30 li 35 “ 82815 ^ Patentkrav Fast dubb (10) anordnad i ett fordonsdäck, respektiv en hylsdubb (20), som är utformad pa sadant sätt, att da dubben är i vilotillständ är 5 omrädet (A) som är i kontakt med gummit (14) av denna vMsentligen mindre än den totala ytan av motsvarande omrade i dubben, kanne-t e c k n a d därav, att spetsen (23) av niten (21) av den fasta dubben (10), respektiv hylsdubben (20) är osymmetriskt anordnad i fSrhallande till den axiala riktningen av dubben, vilket astadkommer 10 en kraft som bringar dubben att rotera. 15 20 25 30 35