NL7908561A - Luchtband met radiaal karkas. - Google Patents

Description

A

- 1 -

HdB/MLD/33.886 MICHELIM & CIE (Compagnie Génerale des Etablissements MICHELIN) te Clermont-Ferrand / Frankrijk

Luchtband met radiaal karkas

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een luchtband bestemd voor toepassing op middelzware en zware voertuigen (lichte en zware vrachtwagens) welke band voorzien is van een radiale karkaswapening verankerd aan tenminste één hiel-5 kemring in iedere bandhiel alsmede een kruinwapening bestaande uit tenminste twee schuine lagen van draden of koorden, die in iedere laag evenwijdig, doch ten opzichte van de aangrenzende laag kruiselings liggen.

De uitvinding heeft meer in het bijzonder betrekking op der-10 gelijke luchtbanden zonder afzonderlijke binnenband en gemonteerd op luchtdichte velgen voorzien van afgeknot-conische zittingen voor de bandhielen. Dergelijke wielvelgen voldoen aan de gebruikelijke normen en hebben zittingen die een hoek van omstreeks 15° maken met de rotatieas van de wielen.

15 De uitvinding betreft tenslotte luchtbanden van de in het voorgaande beschreven soort waarvan de verhouding H/B van de radiale hoogte H van de luchtband op de velg tot de maximale axiale breedte B van de luchtband is gelegen tussen 0 ,6 en 1.

Om het beladen van middelzware en zware vrachtwagens te ver-20 gemakkelijken heeft men de neiging de hoogte van het laadvlak van dergelijke voertuigen te verminderen. Als gevolg daarvan is het, indien men vergroting van het aantal assen wenst te vermijden, nodig om de buitendiameter van de daarvoor gebruikte luchtbanden te handhaven of* 25 te verminderen, terwijl men een aanzienlijke overbelasting van tussen 30 en 100% van de door de fabrikant of de gebruikelijke normen voorgeschreven nominale belasting aanvaardt.

Deze nominale belasting komt overeen met een nominale band- C\ spanning.

f 30 Een oplossing hiervoor bestaat daarin, dat men de bandspanning \ ' van dergelijke luchtbanden vergroot. Deze oDlossing heeft ^ 790 85 61 1 · - 2 - /· evenwel een nadelige uitwerking op de slijtage van het loopvlak, terwijl anderzijds de spanning van de karkaswapening ter hoogte van de bandhielen en als gevolg daarvan de spanning op de hielkernring waaraan de karkaswapening, in het 5 algemeen door middel van een omslag is verankerd, toenemen.

Om deze toename van de spanningen op te vangen is het noodzakelijk om tezelfdertijd de karkaswapening en de hielkern-ringen te versterken teneinde de levensduur van dergelijke luchtbanden op een aanvaardbaar niveau te houden. Dit heeft 10 een belangrijke verhoging van de kostprijs van deze banden ten gevolge.

Het doel van de onderhavige uitvinding is de nominale belasting van luchtbanden van dezelfde afmetingen van de beschreven soort zonder wijziging van de spanning van de hielkern-15 ring (d.w.z. zonder deze hielkernring te versterken) en zonder wijziging van de met de nominale belasting en bandspan-ning overeenkomende pijl van de band met 30 tot 100%, bij voorkeur met tenminste 50% te verhogen, waarbij de verhoging van de meridiaanspanning van de karkaswapening ten hoogste • 20 gelijk is aan de verhoging van de bandspanning die noodzake lijk is om de pijl van de band op zijn nominale waarde te handhaven.

Het principe van de oplossing volgens de uitvinding bestaat daarin, dat men voor de middenvezel van de karkaswapening 25· een zodanig meridionaal evenwichtsprofiel kiest, dat de spanning van de hielkernringen ten naaste bij gelijk blijft aan de spanning onder invloed van de nominale pompdruk, terwij1 de verhoging van de meridiaanspanning van de karkaswapening ter hoogte van de hielkernringen beneden de verhoging 30 van de pompdruk blijft.

De luchtband volgens de uitvinding is daarom voorzien van een radiale karkaswapening, waarvan de middenvezel vergeleken met een luchtband van dezelfde afmetingen, hieronder referentie-baad genoemd, tussen de hielkernringen en de kruin een natuur-35 lijk eventwichtsprofiel bezit, dat voldoet aan de betrekking 790 85 61

«I

2 2 - 3 -R2 - R 1

cos ψ - -z-r-K

Rsl - Rel waarin de grootheid f (Rsl2 - R ±2) = k ^ (R 2 - R 2) > si el p., so eo terwijl de hoek β ^ waar de karkaswapening raakt aan de 5 hielkernring zodanig is dat.* fi s ^-nAl sin J3 Λ - ’ u 1 k waarin k een positieve coëfficiënt voorstelt die ligt tussen w en * po doch steeds verschillend is van deze beide limieten C 1 Sk ±21 >> r Po 2 2 * 2 2 10 en de grootheid gelijk is aan Rt - cosβ ^ (Rg^ - R ^ ).

Het natuurlijk evenwichtsprofiel van de neutrale middenvezel van een radiale karkaswapening voldoet aan de betrekking R2 _ R 2 (1) cos ψ = _ e , waarin

Rs " Re2 s e - β de hoek van de raaklijn van het profiel met de rotatieas ,15 van de luchtband in een punt gelegen op een radiale afstand R van deze as voorstelt, waarbij cos 0 voor R < Rg en cos ^>0 voor R y Rg; ^ - R de radiale afstand tot de rotatieas voorstelt van het s punt waar het profiel een raaklijn evenwijdig aan deze 20 rotatieas heeft; - R de radiale afstand tot de rotatieas voorstelt van het e punt waar het profiel zijn maximale axiale breedte bereikt of wel waar het profiel een raaklijn bezit die loodrecht op de rotatieas van de luchtband staat.

25 De spanning T van de hielkernring wordt uitgedrukt door de 2 2

betrekking n R - R

6 (2) T = p smyff _s_e , waarin p de pompdruk en Jl de hoek, gevormd door de raaklijn aan de karkaswapening ter plaatse van het aanrakingspunt van deze wapening met de hielkernring en de rotatieas van de 30 luchtbanfi voorstellen.

i. 790 8 5 61 se-

A

- 4 -

De meridiaanspanning t (ter eenheid van lengte in de omtreksrichting) van de karkaswapening ter hoogte van de hielkernring wordt voorts uitgedrukt door de betrekking 2 2 (3) t = p V Re , 2 Rt 5 in welke uitdrukking de radiale afstand voorstelt van het aanrakingspunt van de karkaswapening met de hielkernring, gemeten van de rotatieas van de luchtband.

Bij de onder de nominale belasting voorkomende nominale spanning p^ kan met de in het voorgaande genoemde 10 betrekkingen (1), (2> en (3) voor de re ferenti eb and schrijven als: 2 2 , R* _ R * cos ψ - eo (nominaal natuurlijk evenwichtsprofiel) I ö “ - Reo 2 2 T = p sin$ R - R (nominale spanning van de o ro . I o so_eo r & 2 hielkernring) 2 2 t = pQ so eo (nominale spanning van karkaswapening ^ ^t ter hoogte van de hielkernring).

15 Volgens de uitvinding dient de spanning p^ voldoende te zijn om te verzekeren dat de pijl van de luchtband bij overbelasting ten naaste bij gelijk is aan de pijl van de /_ waarbij enerzijds de spanning van de hielkernring ten naaste bij gelijk is aan de nominale spanning T^·, terwijl de 20 spanning t^ van de karkaswapening de waarde k t bereikt, waarbij k ligt tussen 1 en de waarde van de verhouding ^1.

Hieruit volgt dat: / referentieband, tl = k = pl. (R 2 - R 2) — Γ —’ 0 0 (R 2 - R 2) s o Θ o 2 2 waaruit men de waarde voor de grootheid ( R „ - R „ ) kan s 1 el Q\ . de 25 aflelden, die men kan invoeren m betrekking, die het natuurlijk evenwichtsprofiel van de neutrale vezel van de karkaswapening volgens de uitvinding bepaalt.

790 85 61 _____ ' Λ - 5 -

Uit de gelijkwaardigheid van de spanningen en van de hielkernring kan men de waardevan de hoek ter hoogte van de hielkernring afleiden, rekening houdende met de in het voorgaande afgeleide waarde voor de grootheid 2 2 5 <RS1 - V > volgens de uitvinding: sinfl ^ - sin^^.

k 2

Hieruit kan men de waarde voor de grootheid per R ^ afleiden door gebruikmaking van de betrekking c°s/1 = R^2 - R^2 waarin cos β ^ ^ 0.

“ 2 I 2 R “Rh sl el

Door gebruikmaking van de uitvinding is het mogelijk om voor 10 de karkaswapening een spanning te kiezen (en bij gevolg ook de versterking) die kleiner is dan de verhoging van- de pompdruk noodzakelijk voor het konstant houden van de pijl.

De faktor k ligt bij voorkeur tussen 1,15 en 1,30.

Eveneens bij voorkeur maakt men gebruik van een karkas-15 wapening die in wezen gevormd wordt door een enkele laag van koorden, bij voorkeur van staaldraad.

In dit geval volgt de meridionale middenvezel per definitie de as van de koorden. In het geval van een karkaswapening bestaande uit enkele lagen is de middenvezel per definitie 20 gelegen op gelijke afstand van de buiten- en de binnenlaag.

Het uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding waarvan de beschrijving verwijst naar de tekening betreft een luchtband 1 met de afmetingen 9,5 x 17,5 inches. De tekening stelt voor een halve meridionale doorsnede van deze luchtband, 25 doch is niet op schaal getekend.

De straal R.. van de hielzitting van de met deze band overeenkomende velg is gelijk aan 222 mm, terwijl de zittingen 3 konisch zijn met een hoek van 15°.

’ Bij de nominale omstandigheden, zoals deze door de gebruike- 790 85 61 e - 6 - lijke normen zijn voorgeschreven, ondersteunt een dergelijke luchtband nominaal een belasting van 1.700 kg. onder een druk van 6,75 bar en een statische pijl van ongeveer 33 mm.

Het raakpunt 8 van de karkaswapening 6 met de hielkernring 7 5 is gelegen op een afstand R^ tot de rotatieas YY' van de luchtband van 238 mm. Deze luchtband heeft bovendien een verhouding H/B gelijk aan-0,9.

Voor een belasting van 2665 kg is het noodzakelijk om de luchtband op te pompen tot een druk van 8,5 bar teneinde 10 een vervormingspij 1 te krijgen van 36 mm, liggende in de buurt van de nominale pijl (overbelasting 57%).

De luchtband 1 is weergegeven gemonteerd op een velg 2 met een hielzitting 3 in de vorm van een afgeknotte kegel met een hoek van 15° ten opzichte van de rotatieas van het wiel, 15 aangegeven door de rechte lijn YY’. De doorsnijding XXT van het equatoriale vlak met het vlak van de tekening is een symmetrieas van de halve doorsnede van de meridiaan van de luchtband 1. De halve maximale axiale breedte van de luchtband is gelijk aan B/2 en de hoogte H op de velg wordt 20 gemeten uitgaande van het uiteinde van de straal van de hielzitting 3 zoals die door de gebruikelijke normen wordt gedefinieerd.

De luchtband 1 bevat onder het loopvlak 4 een kruinwapening 5 gevormd uit een tweetal lagen van koorden 51 en 52. De karkaswapening 6 raakt de kruinwapening 5 in het punt 8’ en 25 de hielkernring 7 van de bandhiel 10 in het punt 8. De neutrale vezel volgt de lijn 6. komt overeen met het punt 8.

De karkaswapening 6 die uit een enkele laag bestaat, is door middel van een omgevouwen rand 6' verankerd aan de 30 hielkernring 7.

/ 1 i

Anders dan bij de gebruikelijke konstrukties met een j ] 790 85 61 - 7 - karkaswapening bestaande uit een enkele laag staalkoorden (de laag 6 in de tekening) is volgens de uitvinding het uiteinde 6,T van de omslag 6' in radiale zin aan de buitenzijde van het overeenkomstige uiteinde 9' van de 5 verstijvingslaag 9 geplaatst. Deze laatste is samengesteld uit schuine koorden en is axiaal aan de buitenzijde van de omslag 6' van de karkaswapening geplaatst. De uitvinding maakt het aldus mogelijk de breedte van de verstijvingslaag 9 te verminderen. Het andere in radiale zin aan de binnenzijde 10 liggende uiteinde 9,r van de verstijvingslaag 9 bevindt zich op een axiale afstand A van het equatoriale vlak XX', welke afstand groter is dan de minimale axiale afstand a van de karkaswapening 6 in de bandhiel 10. Het gevolg hiervan is dat men ondanks de toeneming van de pompdruk, 15 een vergroting van de flexibiliteit van de bandhiel bereikt.

Bij voorkeur is de radiale afstand d van het uiteinde 6 *' van de omslag 6' tot de bovenzijde 11 van de rand 2' van de velg tussen 5 en 20 % van de hoogte H van de luchtband 1.

Aangezien ingeval van een luchtband van 9,5 - 17,5 inches, 20 zoals deze als voorbeeld gekozen is, de coefficient k tussen 8 5...

1 en = 1,2 6 dient te liggen, is de coefficient k in b j / o het onderhavige geval gesteld op 1,20.

Voor de luchtband geschikt om de nominale last te dragen zijn: R = 39 3 mm so 25 R =320 mm en eo βο -1,3 ·

Men kan hieruit afleiden dat voor de luchtband volgens de 2 2 7 uitvinding de grootheid (R . - R ., ) = 49.600 mm bedraagt, fti Q ^ terwijl de hoek 34 is.

30 Door gebruikmaking van het feit dat voor twee punten van het natuurlijk evenwichtsprofiel, overeenkomende met de stralen R en R de betrekkingen 1 l 790 8 5 61 i - 8 - 2 ' 2 cos ψ Λ- \ Rel · en / 1 2 2 . ..

(Rsl - Rel > 10 _ R72 - R } cos = _2_el (Rsl2 - Rel2) gelden, kan men zonder moeite stap voor stap met behulp van een reken tuig alsmede de betrekking 2 2 cos f1 - cos = R1 " R2 <Rsl" - *.!*> 5 uitgaande van de waardeβ^ = 34° voor R = 2 38 mm het natuurlijk evenwichtsprofiel van de neutrale vezel van de karkaswapening volgens de uitvinding berekenen.

Op dit verloop kan men voor R en R . de volgende waarden

S >i* O -L

berekenen: 10 R . = 384 mm en sl R „ = 313 mm. el

Volgens de uitvinding is de spanning in de hielkernring praktisch onveranderd: T0 = 119 8 kg 15 T1 = 1179 kg.

Terwijl de pompdruk met 26 % is toegenomen is de spanning van de karkaswapening volgens de uitvinding met ongeveer 20 % verhoogd: tQ = 7,3 8 kg/mm en 20 t^ = 8,86 kg/mm.

Hierbij kan opgemerkt worden dat ondanks een verhoging van de belasting van 57 % ten opzichte van de nominale belasting de rolweerstand van de luchtband volgens de uitvinding bij een belasting van 1000 kg en een snelheid /25 van 70 km per uur 8 % lager is dan de rolweerstand van de bekende (nominale) luchtband.

\ 790 8 5 61

Claims (3)

1. Luchtband voor middelzware en zware voertuigen (lichte • en zware vrachtwagens) voorzien van een radiale karkas - wapening die in iedere bandhiel aan tenminste een hielkernring verankerd is alsmede een kruinwapening bestaande uit tenminste twee schuin geplaatste lagen van 5 draden of koorden die in iedere laag evenwijdig, doch ten opzichte van de aangrenzende laag kruiselings liggen, welke luchtband bestemd is om zonder onafhankelijke binnenband te worden gemonteerd op wielvelgen met 10 afgeknot - konische zittingen, en een verhouding H/B van tussen 0,6 en 1, met het kenmerk, dat, als de band gemonteerd en opgepompt doch niet belast is , de meridionale middenvezel van de karkaswapening (6) tussen de aanrakingspunten (8, 8') van deze wapening met de 15 hielkernring (7) en de kruinwapening (5) het natuurlijk evenwichtsprofiel volgt zodanig dat cosf= r2 - Rel2

2. Luchtband volgens conclusie 1, met het kenmerk dat, de coefficient k tussen 1,15 en 1,30 ligt.

2. R / - R „ sl el 2 2 waarin de grootheid (R ^ - R^ ) ongeveer gelijk is aan kPo (R 2 - R 2) — so eo pl 20 waarin pQ de nominale pompdruk en p^ de pompdruk waarbij de band onder invloed van een overbelasting zijn pijl van de referentieband behoudt, en k een positieve coefficient tussen 1 en de waarde van de verhouding £l voorstellen, po terwijl de hoekβ gevormd door de raaklijn aan de 25 karkaswapening (6) ter plaatse van het aanrakingspunt (8). met de hielkernring, en de rotatie als YY' van de band zodanig is dat O sinfi = 51^o terwijl de grootheid Ro^ gelijk is aan 790 85 61 - 10 - Kt2 - cos/^ (Rsi2 - Rel2).

3. Luchtband volgens een der conclusies 1 of 2 met het kenmerk dat, het uiteinde (6*’) van de omslag ( 6') van de karkaswapening (6) rondom de hielkernring (7) in radiale richting aan de buitenzijde van het overeenkomstige uiteinde (9') van de verstij vingslaag (9) van de bandhiel (10) is gelegen, terwijl deze verstijvings-laag (9) in axiale richting aan de buitenzijde van deze omslag (61) ligt, waarbij het uiteinde (6T 1) van de omslag (6') van de karkaswapening (6) bij voorkeur is geplaatst op een afstand (d) van de bovenzijde (11) van de rand (2') van de velg (2) welke afstand (d) tussen 5 en 20 % uitmaakt van de hoogte (H) van de luchtband. \ 790 85 61