NO147630B

NO147630B - Pneumatisk dekk for motorkjoeretoeyer.

Info

Publication number: NO147630B
Application number: NO790776A
Authority: NO
Inventors: Luigi Maiocchi
Original assignee: Pirelli
Priority date: 1978-03-09
Filing date: 1979-03-08
Publication date: 1983-02-07
Also published as: IE790716L; GR74916B; FR2419187A1; IE48017B1; DK494378A; FR2419187B1; GB2015937B; SE7812263L; CA1089341A; ES478547A1; US4293019A; DK150570B; LU80957A1; NO147630C; DK150570C; FI790651A; BE874324A; ATA179279A; ZA79805B; NO790776L

Description

Oppfinnelsen angår pneumatiske dekk for kjøretøy-hjul, og særlig dekk som er forsynt med en radial stamme (dvs. en stamme hvor snorene ligger i meridianplan eller danner små vinkler med disse plan) som er særlig egnet for tunge kjøretøyer for normal og ekstra kraftig påkjenning, og som er beregnet for å benyttes på lange veistrekninger ved normale og høye hastigheter.

Det er kjent at radialdekk vanligvis er forsynt med en struktur som består av ett eller flere forsterkende sjikt eller lag som er anordnet i det øvre område av stammen, under slitebanen, dette hovedsakelig for å tåle de strekkspenninger som dekket utsettes for, enten på grunn av oppblåsningstrykket eller ved tilstander med stor driftspåkjenning på grunn av høy hastighet.

Når det gjelder store dekk som er beregnet for å benyttes på motorkjøretøyer for normal og ekstra kraftig påkjenning, såsom busser eller motorkjøretøyer for industrielt bruk, er selvsagt ikke bare strekkspenningene, men også de kompresjonsspenninger som utøves på forsterkningsstrukturen, meget høye.

Det oppstår derfor behov for å tilveiebringe sådanne dekk som har en meget motstandsdyktig forsterkningsstruktur, men imidlertid uten at sistnevnte utgjøres av et for stort antall lag, da dette ville medføre en økning av vekt og tykkelse av dekket, hvilket på sin side forårsaker en høyere hysterese og derfor en større oppvarming under driftstilstander, med en markert forringelse av dekkets motstandsevne.

For å løse dette problem har det vært forsøkt å danne den ringformede forsterkningsstruktur med lavest mulig antall lag, idet det det for disse benyttes et materiale med meget høy elastisitetsmodul.

Det ble derfor prøvet en forsterkningsstruktur be-stående av to lag av kryssede metallsnorer med en bruddforlengelse på ca. 3 %, og som er anordnet slik at snorene, som er innbyrdes parallelle i hvert lag, er symmetrisk skråttstilt i forhold til dekkets lengdeakse og danner en forholdsvis liten vinkel, dvs. med en verdi mellom 5° og 30°.

På denne måte blir den iboende stivhet av det materiale som danner to lag, noe svekket på grunn av en viss fleksibilitet av den resulterende forsterkningsstruktur, da for eksempel strekkspenningen på grunn av dekkoppblåsing re-sulterer i en reduksjon av verdien av den relative hellings-vinkel for snorene i de to lag, og en resulterende økning av diameteren av selve dekket.

Som et resultat av dette er forsterkningsstrukturen helt tilfredsstillende, ikke bare når det gjelder motstanden mot spenninger, men også når det gjelder vridnings- og tverr-stivheten. Dette fører til oppnåelse av et dekk som har en god kjøreoppførsel, særlig med hensyn til kjørestabilitet, både når dekket beveger seg langs en rett bane og ved nærvær av avdriftsfenomenet når dekket beveger seg langs en krum bane.

Ved store dekk som benytter en radial stamme som er dannet av bare metallsnorer, har man på den annen side funnet at selv om ovennevnte ringformede forsterkningsstruktur virk-ningsfullt motstår de spenninger som dekket utsettes for, er den ikke tilstrekkelig til å oppveie den høye stammefleksibi-litet. Dette medfører at dekket ikke lenger oppviser noen god styrerespons.

Det er derfor nødvendig å tilføye andre lag, som virker som stabilisatorer, til forsterkningsstrukturen. Vanligvis benyttes en ytterligere strimmel av metallsnorer som i forhold til dekkets lengderetning er orientert slik at de danner en stor vinkel med denne, for eksempel på 60°.

I motsetning til hva som er angitt foran, har man

i stedet funnet at anbringelse på en forsterkningsstruktur som er dannet av to lag av metallsnorer som er orientert som angitt, av et lag av metallsnorer som har en forholdsvis høy forlengelse (4 - 8 %)' og er anordnet i hovedsaken parallelt med dekkets lengderetning, ikke bare involverer kjørestabili-tetsvirkningen, som tidligere ble ansett for å skyldes bare strimler av metallsnorer som har kraftig helling i forhold til den nevnte lengderetning, men også medfører en meget høy motstand både mot strekk- og kompresjonsspenninger.

Nærmere bestemt har en forsterkningsstruktur som er sammensatt på denne måte, oppvist en tilstrekkelig høy motstandsevne, slik at den motstår ikke bare de strekkspenninger som skyldes dekkets oppblåsningstrykk, men også de som opp-trer når dekket beveger seg med høye hastigheter langs både en rett og en krum bane. Denne type av forsterkningsstruktur er gjenstand for norsk patent nr. 144 733.

Senere har en omfattende rekke av kontroller av dekk av denne type under driftstilstander vist at ovennevnte forsterkningsstruktur, selv om den er bedre enn de andre kjente strukturer, ennå ikke er fullt ut tilfredsstillende for store dekk som benyttes ved høyé hastigheter.

Uten at det på noen måte er meningen å begrense eller betinge formålene med den foreliggende oppfinnelse, antas det at dette tap i ytelseskvaliteten for dekket skyldes det faktum at de strekkspenninger som ved økningen av dekkhas-ighet og dekkdimensjoner utøves på den ringformede forsterkningsstruktur , intensiveres raskere ved kantene enn i sentrum av strukturen. Dette er en hypotese som også har en logisk forklaring idet det tas i betraktning at dekkets tykkelse øker gradvis fra slitebanens sentrum i retning mot dennes skulder, som følge av den mer betydelige bøyning av den indre stammeprofil i forhold til dekkets ytterprofil, selvsagt i et radialt plan. Med økningen av dekkets rotasjonshastighet forårsaker i virkeligheten denne større materialmasse som er til stede ved yttergrensene av den ringformede forsterkningsstruktur, en kraftigere sentrifugalkraft, og derfor mer intense strekkspenninger i den nevnte struktur som motstår nettopp utvidelsen av samme. Den prosentdel av spenningen som skyldes sentrifugalvirkningen, som er meget liten og derfor ubetydelig under normale forhold og for små dekk, sammenlik-net med den prosent som skyldes oppblåsningstrykket, vokser derimot i betydelig grad ved høye hastigheter, særlig for dekk av større dimensjoner, da den øker proporsjonalt med vekten av materialet og kvadratet av selve hastigheten.

Det er åpenbart at i denne situasjon kan den forsterkende ringstruktur, som er beregnet å tåle en nesten ensartet fordeling av strekkspenninger, ikke utføre sin funksjon på en ønsket måte uten resulterende, negative inn-virkninger på dekkets oppførsel. Situasjonen forverres av det faktum at den ringformede forsterkningsstruktur ved sine yttergrenser, dvs. nettopp i det område hvor både strekk- og trykkspenninger er mest intense, tvertimot er svakere enn i sin sentrale del. Alt dette skyldes to grunner: Den første er knyttet til den indre struktur av snorremsene eller snor-strimlene som på sine ytterkanter oppviser et tap av stivhet som av fagfolk på dette område er velkjent under betegnelsen "randvirkning", og den andre skyldes nærværet av graderinger eller overganger (engelsk: "graduations") mellom de forskjellige båndstrimler. Av ovennevnte grunner utsettes mengden av spenningsmotstandsdyktig materiale for en reduksjon som er lokalisert i disse områder i forhold til den gjenværende, sentrale del av ringstruktunen.

Formålet med oppfinnelsen er følgelig å tilveiebringe forbedringer i ovennevnte ringformede dekk-forsterkningsstruktur som eliminerer de nettopp beskrevne ulemper og sik-rer en passende oppførsel for dekket under enhver kjøretil-stand.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebragt et pneumatisk dekk for motorkjøretøyer, særlig for sådanne som er beregnet for normal og ekstra kraftig påkjenning, omfattende en stamme og et på denne anbragt slitebanebånd, og som er forsynt med en forsterkende ringstruktur som er innsatt mellom stammen og slitebanebåndet og omfatter minst tre lag som er dannet av metallsnorer som er i hovedsaken like brede som slitebanen, idet de to lag som er anordnet i en radialt indre stilling i forhold til det tredje lag, er forsynt med metallsnorer med en bruddforlengelse på ca. 3 %, idet snorene er innbyrdes parallelle i hvert lag og kryssende i forhold til snorene i det.andre lag, idet snorene i de to lag er symmetrisk skråttstilt i forhold til dekkets lengderetning og danner en vinkel med en verdi mellom 5° og 30°, idet det tredje lag er anordnet i en radialt ytre stilling og omfatter metallsnorer med en bruddforlengelse mellom 4 % og 8 %, idet snorene i det tredje lag er innbyrdes parallelle og anordnet i dekkets lengderetning, hvilket dekk er kjennetegnet ved at det tredje lag består i hovedsaken av en sentral strimmel som er plassert på hver side av senterlinjen og har en bredde mellom 40 % og 80 % av lagets totale bredde, og to sidestrimler som er plassert side om side med den sentrale strimmel, idet hver av sidestrimlene som helhet oppviser en større motstand mot strekk og kompresjon enn den sentrale strimmel.

I overensstemmelse med noen spesielt egnede utførel-ser oppnås formålet med oppfinnelsen ved hjelp av to sidestrimler med metallsnorer med høy forlengelse og som har stør-re snortykkelse enn snortykkelsen i den sentrale strimmel som er dannet av de samme metallsnorer. Forøvrig kan det tilveie-bringes sidestrimler av metallsnorer som oppviser et større spenningsmotstandsdyktig tverrsnitt enn snorene i den sentrale strimmel, og som derfor, idet forlengelsen er lik, opptar en større spenning som er nettopp lik den som oppstår i disse soner.

Det er åpenbart at de foran omtalte egenskaper oppnås ved riktig valg av de geometriske og konstruktive egenskaper av de nevnte snorer: For eksempel kan forsterknings-snoren i de nevnte sidestrimler oppvise enten samme konfigurasjon som snorene i den sentrale strimmel, men en elementærtråd som har et større tverrsnitt, eller en nøyaktig lik elementærtråd, men en forskjellig konfigurasjon, eller også beg-ge de nevnte særegenheter.

Endelig er det klart at anbringelsen av de nevnte strimler av snorer på dekkstammen under dennes fremstillings-prosess kan utføres ved hjelp av en av de mange kjente meto-der, for eksempel ved anbringelse av allerede klargjorte strimler, eller ved skruelinjevikling av en eneste snor langs suksessive vindinger som er plassert side om side med hverandre.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende

i forbindelse med ikke-begrensende utførelseseksempler under henvisning til tegningen, der fig. 1 viser et radialt snitt av det øvre parti av et dekk som er forsynt med en forsterkende ringstruktur ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser en første utførelse av snorlaget som tilhører ringstrukturen, hvor snorene ir orientert i en vinkel på 0° i forhold til dekkets lengderetning, fig. 3 viser en andre utførelse av det samme snorlag som på fig. 2, og fig. 4 viser en tredje utførelse av det samme snorlag som er orientert i en vinkel på 0°.

Fig. 1 viser et radialt snitt gjennom det øvre parti av et dekk ifølge oppfinnelsen, hvor dekket omfatter en stamme 1 av den radiale enkeltlags-metalltype, et slitebanebånd 2 på hvis radialt ytre overflate slitebanemønsteret er støpt, og en ringformet forsterkningsstruktur 3 som er innsatt mellom stammen og slitebanen, idet disse hoveddeler er anordnet på kjent måte. Den nevnte ringstruktur 3 omfatter to lag 4 og 5 av vanlige metallsnorer (med en bruddforlengelse på ca. 3 %) som er anordnet i en radialt indre stilling i forhold til hele konstruksjonen, og hvor snorene, som er innbyrdes parallelle i hvert lag, er anordnet slik at de krysser snorene i det andre lag, idet de er symmetrisk orientert og danner en vinkel på ca. 18° med dekkets lengderetning. Avhen-gig av dekktypen kan imidlertid denne vinkel variere fra 5° til 30°.

Et tredje lag 6 av metallsnorer er anordnet radialt utvendig i forhold til disse to lag 4 og 5.

Disse sistnevnte snorer er av en type som har høy forlengelse (dvs. en bruddforlengelse som ligger mellom 4 % og 8 %), og er orientert parallelt med selve dekkets median-plan m-m, dvs. i en vinkel på 0° i forhold til dekkets lengderetning.

Av fig. 1, som viser utviklingen av beskaffenheten av de indre og ytre profilerav hele dekket, kan det umiddel-bart innses at dekkets tykkelse, og dermed den materialmengde som roterer om dekkets akse under anvendelse av dette, øker, idet det veksles fra median-lengdesnittet m-m mot skuldrene, for eksempel mot snittet X-X.

Det kan innses at denne mangel på ensartethet i den aksiale fordeling av materialet, for store dekk med høyere hastigheter forårsaker en lokalisert økning av verdien av sen-trifugalkraften som virker på dekkets skulder, med en resulterende større radial utvidelse av dekket i dette område, og dermed større strekkspenninger som er konsentrert ved ringstrukturens ytterkanter.

For å motstå disse større spenninger og gjenopprette tilstander med ensartet spenning i den nevnte struktur, har man i overensstemmelse med oppfinnelsen øket motstanden mot spenninger, og spesielt bare mot strekkspenninger hva angår det radialt ytre lag ved dettes ytterkanter. Det lag som er dannet av metallsnorer med en vinkel på 0° i forhold til dekkets lengderetning, er med andre 'ord inndelt i tre strimler som er plassert side om side med hverandre, og nærmere bestemt en sentral strimmel som er anordnet på hver side av dekkets senterlinje og har en bredde 1 som varierer fra 40 % til 80 % av ringstrukturens totale bredde L, og to sidestrimler som hver er plassert side om side med ovennevnte struktur (fig. 1).

For å oppnå den ønskede økning i motstand mot spenninger for de nevnte sidestrimler, er tykkelsen av metallsno-rene i disse strimler ifølge en første utførelse (fig. 2) større enn tykkelsen av snorene i den sentrale strimmel.

I et dekk av størrelsen 11 R 22,5, hvor laget med en snorvinkel på 0° er dannet av en høyforlengelses-snor av typen 3 x 7/0,20 (dvs. en snor med tre parter med syv elementærtrå-der i hver part og med en tråddiameter på 0,20 mm), oppviser for eksempel den sentrale strimmel 1 en bredde som er lik 58 % av L, og en tykkelse på 4 5 tråder/dm mot en tykkelse på 55 tråder/dm i de gjenværende sidepartier av laget.

Det er klart at et lag av snorer av denne type frem-deles kan realiseres på måter som allerede er kjent for fag-fok på området, ved at man på dekkstammen, som allerede er forsynt med snorlagene 4 og 5, enten samtidig eller i suksessive trinn påvikler de tre forskjellige lag eller strimler som alle er separat fremstilt på forhånd, eller ved at man på meget velegnet måte i skruelinjeform påvikler den på forhånd tilveiebragte snor langs vindinger som plasseres side om side med hverandre, idet man selvsagt endrer snorens vindingsstig-ning fra sidéstrimmelen til den sentrale strimmel, og deretter omvendt fra den sentrale strimmel til sidéstrimmelen.

Valget av den mest velegnede metode for å realisere både denne struktur og de som beskrives i det etterfølgende, representerer imidlertid ikke noen vanskeligheter for en fag-mann på området, og kommer ikke inn under formålene med foreliggende oppfinnelse.

Ifølge en ytterligere utførelse som er vist på fig. 3, blir økningen i motstandsevne i stedet oppnådd ved at det for sidestrimlene benyttes høyforlengelses-snorer som oppviser et større spenningsmotstandsdyktig tverrsnitt, dvs. spesielt høyere absolutte verdier av motstanden mot forlengelse, selvsagt i forhold til de snorer som danner den sentrale strimmel av laget.

Formålet kan lett oppnås ved å endre de geometriske

og strukturelle egenskaper på den benyttede snor, for eksem-

pel ved å benytte snorer med forskjellig diameter.

For et dekk med dimensjonene 11 R 22,5 kan den sentrale strimmel oppnås med en høyforlengelses-snor av typen 3 x 7/0,20, mens sidestrimlene kan benytte en høyforléngelses-snor av typen 3 x 7/0,22. En tredje utførelse består i at det for de nevnte sidestrimler benyttes metallsnorer som er dannet av den samme elementærtråd, men som oppviser en forskjellig

konfigurasjon i forhold til snorene i den sentrale strimmel.

Et utførelseseksempel kan realiseres ved hjelp av

et dekk med dimensjonen 11 R 2 2,5 som er forsynt med et lag av metallsnorer med en vinkel på 0° hvor snorene i sidestrimlene er for eksempel høyforlengelses-snorer av typen F45 4 x 7/0,20 eller F45 3 x 10/0,20, mens snorene i den sentrale strimmel er høyforlengelsessnorer av typen F45 3 x 7/0,20.

Det er derfor åpenbart at mange andre utførelser er mulige som imidlertid ikke er uttrykkelig beskrevet i den foreliggende beskrivelse, for eksempel alle de som lett kan oppnås ved kombinasjon av de spesielle egenskaper til de for-

an omtalte snorer.

Claims

1. Pneumatisk dekk for motorkjøretøyer, særlig for sådanne som er beregnet for normal og ekstra kraftig påkjenning, omfattende en stamme og et på denne anbragt slitebanebånd, og som er forsynt med en forsterkende ringstruktur som er innsatt mellom stammen og slitebanebåndet og omfatter minst tre lag som er dannet av metallsnorer og er i hovedsaken like brede som slitebanen, idet de to lag som er anordnet i en radialt indre stilling i forhold til det tredje lag, er forsynt

med metallsnorer med en bruddforlengelse på ca. 3 %, idet snorene er innbyrdes parallelle i hvert lag og kryssende i forhold til snorene i det andre lag, idet snorene i de to lag er symmetrisk skråttstilt i forhold til dekkets lengderetning og danner en vinkel med en verdi mellom 5° og 30°, idet det tredje lag er anordnet i en radialt ytre stilling og omfatter metallsnorer med en bruddforlengelse mellom 4 % og 8 %, idet snorene i det tredje lag er innbyrdes parallelle og anordnet i dekkets lengderetning, karakterisert ved at det tredje lag består i hovedsaken av en sentral strimmel som er plassert på hver side av senterlinjen og har en bredde mellom 40 % og 80 % av lagets totale bredde, og to sidestrimler som er plassert side om side med den sentrale strimmel, idet hver av sidestrimlene som helhet oppviser en større motstand mot strekk og kompresjon enn den sentrale strimmel.

2. Pneumatisk dekk ifølge krav 1, karakterisert ved at sidestrimlene oppviser en større snortykkelse enn snortykkelsen i den sentrale strimmel.

3. Pneumatisk dekk ifølge krav 2, karakterisert ved at det tredje lag er tilveiebragt ved skruelinjevikling av en høyforlengelsessnor langs suksessive vindinger som er plassert side om side med hverandre, idet vindingsstigningen i den sentrale strimmel har en høyere verdi enn vindingsstigningen i sidestrimlene.

4. Pneumatisk dekk ifølge krav 1, karakterisert ved at snorene i sidestrimlene oppviser.et større spenningsmotstandsdyktig tverrsnitt enn snorene i den sentrale strimmel.

5. Pneumatisk dekk ifølge krav 4, karakterisert ved at snorene i sidestrimlene er dannet av elemen-tærtråder som har større diameter enn diameteren av trådene som danner snorene i den sentrale strimmel.

6. Pneumatisk dekk ifølge krav 4 .eller 5, karakterisert ved at snorene i sidestrimlene oppviser en konfigurasjon som er forskjellig fra konfigurasjonen av snorene i den sentrale strimmel.