NL7907366A

NL7907366A - Luchtband voor wielen van vliegtuigen.

Info

Publication number: NL7907366A
Application number: NL7907366A
Authority: NL
Original assignee: Michelin & Cie
Priority date: 1978-10-05
Filing date: 1979-10-04
Publication date: 1980-04-09
Also published as: JPS5551605A; ES484728A1; GB2031817B; IL58388A; BR7906418A; FR2437945A1; IT7968901A0; LU81760A1; DE2939509A1; DE2939509C2; AU5144779A; CA1119085A; US4258773A; BE879000A; GB2031817A; IT1118949B; FR2437945B1; AU527048B2

Description

iN <* * 1 ι-

HdB/WW/MLD/ 33.5 2*+· · .MICHELIN &· CIE (Compagnie Générale des Etablissements . MICHELIN) te Clermont-Ferrand/Frankrijk ' Luchtband voor wielen van vliegtuigen

De uitvinding heeft betrekking op luchtbanden die volgens j de gebruikte normen of voorschriften.zonder beschadiging I 'bestand moeten kunnen zijn tegen een bepaalde druk, de j· zogenaamde beproevingsdruk. De.se beproevingsdruk is een ! 5 I veelvoud van de bandspanning in koude toestand, de zoge-· j ! i .

! naamde bedrijfsdruk, vastgelegd in deze zelfde normen of 1 - i S voorschriften. Anderzijds dienen deze zelfde banden in ; j onbelaste toestand bij hun bedrijfsdruk dimensies (maxi- I , j male axiale breedte, buitendiameter aan de equator en/of-10 j aan de schouders) te hebben, die eveneens door deze normen j. · : of voorschriften zijn gedefinieerd.

; Een kategorie van luchtbanden die op deze wijze genormali- ; i . · . .' : seerd en aan voorschriften onderworpen is, is die van de | luchtbanden voor vliegtuigen. Voor de luchtbanden voor 15 . . j vliegtuigen, is de beproevingsdruk gelijk aan het viervoud ; 'van de bedrijfsdruk. Meer in het bijzonder heeft de uitvin-

! I

I ding betrekking op luchtbanden met een genormaliseerde di- j j merisionering en beproevingsdruk, voorzien van een karkas-| wapening bestaande uit radiaal geplaatste versterkingsele- !

| · * I

20 j menten die in iedere bandhiel aan tenminste één hielkern- I ring zijn verankerd en die .omgeven zijn door een kruinwapening gevormd uit tenminste een laag van evenwijdig ; geplaatste versterkingselementen. !.

, Het is bekend dat in een luchtband voorzien van een radiale1 25 i karkaswapening bij afwezigheid van een kruinwapening de. -j : . . . . i

I karkaswapening onder invloed van de bandspanning een men-.J

!79073 66 · . η ' 2 : dionaal profiel aanneemt, dat het evenwichtsprofiel genoemd , wordt.

r . · I ·

Dit natuurlijke meridionale evenwichtsprofiel wordt gedefi-; nieerd door de. betrekking: ' „ ,n R2 - Re2 > s cos ψ - —5-- i -^s “ Re .

: waarin Cj? de hoek tussen de rotatie-as van de band en de . raaklijn aan het evenwichtsprofiel op een punt van dit pro- i * fie-1 met een straal R ten opzichte van deze rotatie-as voorstelt. · ,0 Re is in deze formule de straal ter plaatse -van het punt ; waar.het meridionale evenwichtsprofiel de maximale axiale afstand tot het equatoriale vlak bereikt, en een raaklijn , heeft die evenwijdig aan het equatoriale vlak van de band ligt. Dit equatoriale vlak staat loodrecht op de rotatie-.5 as en is een symmetrie vlak. van het evenwichtsprofiel,

Rg is de straal ter plaatse van het punt van het evenwichtsprofiel dat het verst verwijderd ligt van de rotatie-as. . ..

Dit punt wordt gevormd door de doorsnijding van het. meri-... dionale evenwichtsprofiel met. de projectie van het equato-0 riale vlak op het meridionale of radiale vlak dat het evenwichtsprofiel bevat..

De bovenstaande formule toont,, dat het natuurlijke meridionale evenwichtsprofiel, dat door de karkaswapening alleen wordt aangenomen als men afziet van de rekbaarheid 5 van de versterkingselementen, onafhankelijk is van de band- spanning.

De kruinwapening verleent aan de luchtband voorzien van. een, radiale karkaswapening bepaalde eigenschappen voor de toe- i passing.'Bij .luchtbanden van de beschreven soort, omringt del * r f 3 kruinwapening de karkaswapening met het doel om, wanneer de' bands panning gelijk is aan de bedrij fsdruk, aan deze kar- 79 0 7 3 66 ~ ............... 5? -* \ 3 \ t kaswapening, en dientengevolge ook aan de band, dimensies te geven (diameter ter hoogte van de equator en van de schouders, maximale axiale breedte) die overeenkomen met de normen of voorschriften.

Wanneer men een dergelijke luchtband oppompt zal de karkas-. wapening zijn natuurlijk meridionaal evenwichtsprofiel aan- nemen. Het gevolg hiervan is een uitzetting van de karkas-wapening waardoor de kruinwapening onderworpen wordt aan een spanning in de omtreksrichting, die toeneemt met de ) bandspanning. Deze spanning in de omtreksrichting T wordt in’ eerste benadering aangegeven door de formule: pp.

T = —^— per eenheid van breedte van de kruinwapening (in axiale zin). In deze formule is D de diameter van de kruinwapening ter hoogte van de equator en P de bandspan-i ning van de luchtband.

De beproevingsdruk is een veelvoud van de bedrijfsdruk.

De kruinwapening wordt dan ook onderworpen aan een be-proevingsspanning in omtreksrichting die een veelvoud van de spanning in omtreksrichting is bij normaal bedrijf l (bijvoorbeeld voor luchtbanden van vliegtuigen het viervou dige) . Door bij de berekening van de sterkte bij de beproe-1 vingsdruk van de kruinwapening (het produkt van de beproe-vingsspanning en de gekozen veiligheidscoëfficiënt) een normale veiligheidscoëfficiënt aan te houden verkrijgt men 1 ' een. kruinwapening gevormd door een zeer groot aantal ver- sterkingselementen en/of -lagen, zelfs als men gebruik maakt van materialen met de hoogste elasticiteitsmoduli.

Met name de zeer grote radiale dikte en/of de buigingsweer-; stand van een dergelijke kruinwapening zijn nadelig voor het gedrag en/of de levensduur van een dergelijke band.

Het doel van de onderhavige uitvinding is een luchtband van de beschreven soort te verschaffen, die voldoet aan de eisen van de normen of voorschriften, onder vermijding van een ........ 79073 66 . r ; 'y v ' ’ · 4 \ I te grote omvang van de kruinwapening alsmede de daaruit • 1 voortvloeiende bezwaren.

! ‘ : Volgens de uitvinding voorziet men dan ook een luchtband ' van de beschreven soort van een elastische kruinwapening, 5 r die in de omtreksrichting rekbaar is, zodanig dat, wanneer de band op de velg gemonteerd, doch onbelast is: .

• i a) bij een bandspanning van ongeveer 10% van de bedrijfs- ; druk van de band, de' diameter van de band aan de equa- ! ' tor en die aan de schouders kleiner zijn dan de voor LO ' een bandspanning· gelijk aan de bedrijfs druk voor deze delen voor ge schreven diameters., terwijl de maximale axiale breedte groter is dan de voor een bandspanning gelijk aan de bedrij fsdruk'voorgeschreven maximale axiale breedte, · L5 · b) als de bandspanning gelijk is aan de beproevingsdruk, de rek in de omtreksrichting van de kruinwapening ten opzichte van de omtrek van deze wapening bij een bandspanning van ongeveer 10% van de bedrijfs druk zoda·» riig is, dat de karkaswapening ten naaste bij zijn !0 natuurlijk meridionaal evenwichtsprofiel bereikt.

,Een bij voorkeur gekozen uitvoeringsvorm van de uitvinding.

! bestaat daarin, dat men de luchtband van het beschreven type voorziet van een karkaswapening waarvan de versterkings-! elementen onder een bandspanning gelijk aan de beproevings-:5 druk weinig rekbaar zijn. Dit vergemakkelijkt het ontwer- . pen van het natuurlijk evenwichtsprofiel van-de karkas-. wapening. Het is evenwel ook mogelijk om dit evenwichtsprofiel te ontwerpen door rekening te houden met de· rek-, baarheid van de radiale versterkingselementen van de ίΟ I karkaswapening. ! ; * i i • » >

Versterkingselementen van de karkaswapening met, } onder een spanning overeenkomende met de be drij fsdruk van ' r 790 7 3 66 ----- - ^ ^ *r ·♦ Λ 5 de lücïitband, een relatieve rek van minder dan 5% ten opzichte· van de spanning 0 , kunnen kunnen in het kader van deze uitvinding beschouwd Worden als weinig rekbare versterkingselementen. Dit is met name het geval als de versterkingselementen gevormd, worden door kabels van staaldraad (met een relatieve rek bij breuk van minder dan 2,5%).

: De diameter van de luchtband ter hoogte van de equator en i . t die bij de schouders zijn bij een bandspanning van ongeveer 10% van de bedrijfsdruk bij. voorkeur ten minste 5% kleiner 3 dan de diameters van deze delen, gemeten onder een band spanning gelijk aan de bedrijfsdruk van de luchtband. Men verbetert op deze wijze de verdeling van de toeneming van deze diameters bij de bedrijfsdruk en bij de beproevings-druk.

f 5 Onder de rek van de kruinwapening in de omtreksrichting verstaat men in het kader van deze uitvinding de variatie van de ontwikkelde lengte van de elastische kruinwapening, die het gevolg is van het öppompen van de luchtband van een bandspanning van ongeveer 10% van de bedrijfsdruk tot ) een hogere druk, waarbij de variatie gemeten wordt langs : een denkbeeldige equatoriale cirkel aangebracht op het binnenvlak in radiale zin van de kruinwapening van de luchtband wanneer deze op een velg gemonteerd, doch niet belast is.

5 De rek van de kruinwapening volgens de uitvinding onder een bandspanning gelijk aan de beproevingsdruk is zodanig dat de karkaswapening zich ongeveer op zijn natuurlijk meridionaal evenwichtsprofiel bevindt, waarbij· met name de equatoriale straal ten naaste bij overeenkomt met de ] equatoriale straal Rg van het natuurlijk evenwichtsprofiel.

Als gevolg van de, bij voorkeur beperkte, rekbaarheid van * de versterkingselementen van de radiale karaswapening, absorbeert deze karkaswapening vrijwel geheel de spanningen " 790 7 3 66 w· - ' ^ ^ .

X

6 .

. V · · ! veroorzaakt door het oppompen van de luchtband tot de . beproevingsdruk·. Als gevolg hiervan blijft de spanning van t de kruinwapening in de omtreksrichting ten naaste bij • beperkt tot de spanning overeenkomende met de totale uit- 5 zetting van de karkaswapening onder invloed van de be- i proevingsdruk.'Het voordeel hiervan is dat men de sterkte en daardoor ook 'de prijs en het gewicht van de kruinwa- i pening kan verminderen.. Bovendien heeft derekbaarheid van ' de kruinwapening en de vermindering van zijn versterking i 10· i .een gunstige invloed op de uitzetting van de karkaswapening.

tot zijn natuurlijk evenwichtsprofiel. Bij het natuurlijk evenwichtsprofiel wordt de spanning in -een' radiaal vef- ’ sterkingselement, bijvoorbeeld een draad of koord van de karkaswapening aangegeven door de formule ; ,, _ -K.P ÏEe^-Rp2) ; 15 t - n . 1 In deze formule is P de bandspanning, Rs en Re de in het voorgaande gedefinieerde stralen, en n het aantal verster- 1 kings elementen'berekend langs een parallel5d*w.z. hodrsdit cp de radiale richting ,én TC gelijk aan 3,^14.

/in de nog niet gevulkaniseerde toestand; !0 ! Het gebruik van een/rekbare- kruinwapening tezamen met een · ; radiale karkaswapening is op zichzelf bekend. Men gebruikt; ; een dergelijke kruinwapening, bijvoorbeeld bij' verschillende vervaardigings methoden. Bij. defgelijke werkwijzen plaatst men de kruinwapening op de karkaswapening als deze , !5 nog de vorm van een cilindrisch halffabrikaat bezit.

Vervolgens brengt men het. zo verkregen .geheel in de toroidale vorm, hetzij voor het inbrengen in de vulkanisatie-; vorm, dan wel in·deze vulkanisatievorm zelf. De rekbaarheid van de kruinwa-pening wordt verkregen door gebruikmaking 10 : van rekbare versterkingselementen, of door gebruik te ma- ; ken van gegolfde versterkingselementen of kruinlagen, 'waar-.- van de golvingen onder de invloed van. de rek als gevolg van de uitzetting tot detöroïdale vorm verdwijnen. De .....; vervormbaarheid van de rubber in. niet-gevulkaniseerde 5 . toestand vergemakkelijkt de rekbaarheid van de.kruinwape- J5n;priLi 790 7 3 66 7 «s ·»

De rekbaarheid van de kruinwapening volgens de uitvinding daarentegen heeft betrekking op de gevulkaniseerde toe-' = stand van de luchtband. Deze' rekbaarheid vloeit in wezen voort uit de elasticiteit van de kruinwapening, dat wil zeg- gen dat, onder voorbehoud van de hysterese van de voor de vervaardiging van de versterkingselementen gebruikte materialen de-ze wapening automatisch tot zijn omtreksmaat ! ’ bij de .bedrijfsdruk terugkeert wanneer men de bandspanning.. van de beproevingsdruk verlaagt tot de bedrijfsdruk, en 0 vervolgens tot zijn oorspronkelijke omtreksmaat bij een/ tiende deel van de bedrijfsdruk wanneer men de bandspanning verlaagt tot'één/tiende deel van de bedrijfsdruk.

De variatie van de rek van de kruinwapening in de omstreks-richting is een funktie van de dimensies vastgelegd in de 5 normen of voorschriften. Uitgaande van deze buitenmaten die de band moet'bezitten wanneer deze tot de bedrijfsdruk is opgepompt (met inachtneming van in cijfers- aangegeven toleranties) en de maten van de betreffende velg (breedte en diameter)' definieert men het meridionale verloop van de 0 karkaswapening, dat wil zeggen de ontwikkelde lengte van de karkaswapening. Deze ontwikkelde lengte speelt een rol bij de variatie van de rek in de omtreksrichting van de kruinwapening onder invloed van de beproevingsdruk.

Er bestaan talrijke middelen om deze rekbaarheid te be-5 reiken. De volgende middelen, die men op zichzelf dan wel in kombinatie kan toepassen, kunnen hier genoemd worden.

Men kan gebruik maken van versterkingselementen in de vorm van gevlochten koorden van elastische textielmaterialen.

Deze gevlochten koorden hebben bij breuk een relatieve rek 0 van tussen 10 en 40%. Zo hebben bij de gebruikelijke mate van ineendraaiing de koorden van polyamide een relatieve rek bij breuk die tot ongeveer 40% kan oplopen, terwijl de r polyester koorden tot ongeveer 20% gaan.

790 7 3 66

Sf« <r ' \ ..... _ ·. '8

Metallische materialen met een hoge el.asticiteitsmodulus , 'zoals staaldraad, maken het anderzijds ook mogelijk om versterkingselementen in de· vorm van .elastische koorden te .vervaardigen, zoals bijvoorbeeld beschreven in het franse 5 (octrooischrift 1.188.486. De koorden vervaardigd uit ielastisch staaldraad hebben bij breuk een relatieve rek van tenminste 6%.

i . * .

i ‘ · .

| Men gebruikt bij voorkeur de elasticiteit .van de versterkings- . ;elementen van een ef 'meerdere kruinlagen, wanneer deze lagen 10 met de omtreksrichting van de luchtband hoeken vormen van 0 of van een geringe waarde, doch 'van minder-dan. 20 graden (60-tallig).

' »

Men kan echter ook gebruik maken van minder elastische versterkingselementen, of van de gebruikelijke versterkings- ' L5 elementen tezamen met lagen die met de omtreksrichting van : de. .luchtband hoeken vormen van meer dan 20. graden. De elasticiteit van de gevulkaniseerde elastomerenmengsels, die de • versterkingselementen van de lagen omgeven, maken dan de · vereiste variaties van de lengte van de kruinwapehing moge-!0 lijk. Men kan zo nodig ook gebruik maken van elastomeren mengsels voor het inbedden van de versterkingselementen, waarvan de elasticiteitsmoduli in gevulkaniseerde toestand / ' t, r kleiner zijn dan de elas-ticiteitmoduli van de gebruikelijke .mengsels (250 tot‘850 daN/cm^, gemeten bij 100% rek).

:5 De tekening en de hier volgende beschrijving daarvan illu-- streren een uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding.

Het gekozen voorbeeld betreft een luchtband voor een .vliegtuig met genormaliseerde afmetingen 30· x 8,8-15 (in inches) of 762 x 223-381 (in millimeters) van de serie .0 .VII (volgens de normalisatie van het Tire and Rim Association) ' gemonteerd op een' velg met de afmetingen 7 x 15 (in inches) •of 178 x 381 (in millimeters).

»11 C| o .

790 7 3 66 • 9 . -ar

De figuur toont op gereduceerde schaal slechts dé linkerhelft van een geschematiseerde radiale doorsnede 1 van een dergelijke luchtband, waarbij de rechterhelft symmetrisch is ten opzichte van de lijn ZZ' die de doorsnede van het equatoriale vlak met het vlak van de tekening weergeeft, in welk-vlak eveneens de rotatie-as YY' van de luqhtband gelegen is.

De voor de bedrijfsdruk voorgeschreven buitenmaten (halve maximale axiale breedte B/2j straal Rg ter hoogte van de schouder en Rg ter hoogte van de equator) zijn aangegeven door een streep-stippellijn 2.

De figuur toont in een meridionaal vlak het profiel van de karkaswapening tezelfdertijd onder 10¾ van de bedrijfsdruk’ (30) , onder de bedrijfsdruk (31) en orider de beproevings-druk (32). Het profiel 32 is praktisch gesproken-het natuurlijke meridionale evenwichtsprofiel van de karkas-wapening.

De maximale bedrijfsdruk van een luchtband van de aangegeven dimensies is omstreeks 15,5 bar. De beproevingsdruk is dientengevolge voor een luchtband overeenkomende met ' een "ply'rating" van 18 omstreeks 32 bar.

De luchtband 1 is gemonteerd op een velg 4, waarvan de straal Rj ter hoogte van de· hielzitting 4-1 gelijk is aan 190,5 mm en de breedte L 178 mm, welke dimensies gedefinieerd zijn volgens de gebruikelijke normen.

De karkaswapeni'ng ¢30 ,31,32) wordt gevormd door drie lagen van polyamïdekoorden van 1880 x 6 (relatieve rek bij breuk 22% onder een belasting 80 daN). Van de drie lagen zijn r alleen de delen 311, 312 en 313 getekend, in de stand 31, die de karkaswapening aanneemt onder de bedrijfsdruk.

790 7 3 66 v·»· **- ' 10

Het aantal versterkingselementen van een laag van de karkaswapening is ter hoogte van de hielkernring 5 gelijk aan 8 per cm. ·

De kruinwapening 6 is volgens de uitvinding samengesteld 5 uit vijf lagen 61$ 62, 63, 64 en· 65 van polyamide koorden (18 80 x 4-, met 7,5 ineendraaiingen per cm) welke koorden, evenwijdig liggen aan de omtreksrichting van de luchtband.1.

‘ De relatieve rek van deze koorden bij 10% van hun breukbe-'lasting is gelijk aan ongeveer 2,8%, de rek bij breuk 10 gelijk aan 21% en de elasticiteitsmodulus van het elasto- merenmengsel dat de koorden omgeeft ongeveer 450 daN/cm : bij een rek van 100%.

i

Bij 10% van de bedrijfsdruk is de equatoriale straal (Rs)q van de karkaswapening 30 gelijk aan 337 mm. Bij de bedrijfs-15 druk is· deze straal (Rs)j_ 361 mm. Bij de beproevingsdruk is deze straal (Rs>2 opgelopen tot 39 6 mm. Ter hoogte van de' karkaswapening 32 ondergaat de kruinwapening volgens de uitvinding onder de invloed van de beproevingsdruk.dus een rek van 371 mm, overeenkomende met een relatieve rek 20 van TTTTstr- x 100% * 17’5*·' :

De halve maximale axiale breedte B/2 van de karkaswapening 30, 31 en 32 , alsmede van de. luchtband is daarentegen als gevolg daarvan verminderd.

25 Bij 10% van de bedrijfsdruk is de’halve maximale axiale- breedte 102 mm, bij de bedrijfsdruk 97 mm en bij de -be-proevingsdruk 89 mm. Deze vermindering van de axiale breed- . te wanneer men de bandspanning verhoogt is kenmerkend voor de iuchtbanden volgens· de uitvinding.

30 De spanning van een vers terkings element van de karkaswape ning 32.onder invloed van de beproevingsdruk is ongeveer 790 73 66

. . ·Λ~ -S

• 11 .

42 daN (relatieve rek 13%). Een dergelijk element breekt onder een spanning van 80 daN. Bij de bedrijfsdruk is de spanning van een versterkingselement als gevolg van de -kruinwapening volgens de uitvinding minder dan of gelijk aan 10,5 daN (relatieve rek 3,8%).

Een lüchtband met dezelfde afmetingen doch met een tot .'dusverre gebruikelijke wapening heeft, bij voorbeeld, zeven kruinwapeningslagen of een vergroting met 4-0% vergeleken met een kruinwapening·volgens het'voorbeeld van de uitvin-) ding. Bij luchtbanden met zeer grote afmetingen bereikt deze vergroting zeer hoge waarden, omdat de omtrekspanning, zoals hierboven is toegelicht, evenredig is met de equatoriale diameter van de band.

c 7907366

Claims

3. Luchtband’volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de versterkingselementen van de karkaswapening onder een spanning, overeenkomend met de bedrij fsdruk van. de luchtband een relatieve rek bezitten die minder is dan 5% ten opzichte van een spanning 0. 4-. Luchtband volgens conclusie3, met het kenmerk, dat de versterkingselementen van de karkaswapening bestaan uit -koorden van staaldraad (relatieve rek bij breuk minder dan 2,5%).
5. Luchtband·· volgens één'der· conclusies 1 -4·, met het ken merk, dat de hoeken van de versterkingselementen van de kruinlagen met de omtreksrichting tussen 0 en 20 graden liggen, en dat deze elementen een relatieve rek bij breuk, vertonen die tussen 10 en 4-0% ligt. r
6. Luchtband. volgens één der conclusies 1-41, met het kenmerk, dat de hoeken die de versterkingselementen van de kruinlagen met de .omtreksrichting maken groter zijn dan 20 graden, en dat deze elementen bestaan uit zogenaamde -elastische staalkoorden (relatieve rek bij breuk tenminste 6%).
7. Luchtband vólgens één der conclusies 1-6, met het ken- · ' - merk, dat in de kruinlagen de versterkingselementen ingebed liggen in een elastomerenmengsel met een elas-ticiteitsmodulus van minder dan 250 daN/cm1 bij 100% rek. 790 7 3 66