NO791312L - Pneumatisk hjuldekk. - Google Patents

Description

Pneumatiske dekk med støpte dekklegemer av plastmaterial (polyuretan) og kjønrøkforsterkede vanlige slitebaner av gummi er tidligere kjent fra US patentskrifter nr. 3.208.500

og 4.006.767. Opprinnelige hadde støpte dekk også støpt slitebane i motsetning til vanlige gummislitebaner. Det er imidlertid nå funnet at støpte dekk krever vanlige gummislitebaner for å oppnå tilstrekkelig trekkevne og slitasje-styrke. Det er også kjent å lage sådanne dekk med kord-forsterkning eller uforlengelige belter i dekkenes slite-baneområde (US patentskrift nr. 3.775.528 og britisk patentskrift nr. 1.118.428). Selv om sådanne tidligere konstruksjoner var i stand til å sikre stabile dimensjoner og tilfredsstillende oppførsel i drift, kunne sådanne dekk ikke godtas på grunn av utilstrekkelig levetid under normale driftsforhold.

Utilstrekkelig dimensjonsstabilitet for et støpt dekklegeme

har lenge vært kjent som en betydelig ulempe. Dette trekk gir seg til kjenne ved at dekket vokser, hvilket vil si at dekkets totale diameter og/eller snittbredde øker mens slitebanens radius avtar ved oppumping og bruk. Flere konstruksjoner har vist seg i stand til å bringe denne vekst under kontroll. Alle disse konstruksjoner har imidlertid utilstrekkelig levetid i drift og fører ikke til dekk som er i stand til å oppnå høy total kjørelengde.

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse er denne ulempe over-vunnet, idet det er oppnådd en dekkonstruksjon som har til fredsstillende dimensjonsstabilitet og utmerket driftslevetid målt ved innendørs hjulprøver. Dekkonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen opprettholder stabile dimensjoner i drift, hvilket vil si at dekkets totale diameter ikke øker i vesentlig grad og slitebaneradien er ikke gjenstand for vesentlige forandringer. Slitebaneradien er definert som radien i en sirkel som omfatter konturen av veikontaktflaten som en bue. Et layere tall angir mindre radius og større krumning for denne sirkel og dens tilsvarende bue, hvilket innebærer en rundere veikontaktflate. Dette er ikke et ønskelig resultat, da det tilsiktes at slitebaneradien forblir uforandret idet den i vesentlig grad påvirker slitasje og trekkevne. Anvendelse av et uforlengelig belte i et støpt dekklegeme for å oppnå forbedret dimensjonsstabilitet har ført til ytterligere problemer. Disse ytterligere problemer skriver seg fra det forhold åt dekket spaltes i overgangen mellom beltet og det støpte dekklegeme, hvilket fører til kort driftslevetid. Grunnen til denne svakhet ér at de tidligere teorier ikke har spesielt definert de spesielle egenskaper for komponentene i beiteområdet og har ikke erkjent at Poisson-forhold for beiteområdet og det støpte dekkområde inntil eller nær beltet må hovedsakelig ha samme verdi for å hindre at det oppstår spaltingsproblemer.

I fravær av en sådan definisjon, må sådanne konstruksjoner antas å omfatte vanlige uforlengelige beltekonstruksjoner. Sådanne konstruksjoner vil kunne utgjøres av to eller flere skikt eller vevlag av parallelle kordtråder som danner en vinkel mellom 10 og 50° med dekkomkretsens senterlinje, idet kordvinklen i inntilliggende vevlag har innbyrdes motsatt retning ut fra midtlinjen.

Sådanne standardkonstruksjoner vil være meget stive og vil

ha et Poisson-forhold som er meget større enn det tilsvarende forhold for det inntilliggende område av det støpte dekklegeme. Denne forskj.éll fører til høye spenningspåkjenninger i grenseflaten mellom beltet og dekklegemet når dekket er i bruk, hvilket utgjør en svakhet i dekket. I henhold til oppfinnelsen

er det funnet at en dekkonstruksjon med et støpt dekklegeme,

en vanlig gummislitebane samt et beltestykke med et Poisson-forhold som hovedsakelig er lik Poisson-forholdet for det inntilliggende eller nærliggende støpte legeme samt tilstrekkelig modul til å opprettholde tilfredsstillende dimensjonsstabilitet, gir grunnlag for en dekkonstruksjon med tilstrekkelig stabile dimensjoner og utmerket driftslevetid. Dette beltestykke kan være anordnet i overgangen mellom dekklegemet og gummislitebanen, eller den kan være innleiret i det støpte dekklegeme radialt under slitebanen. Da de materialer som normalt anvendes i støpte legemer har Poisson-forhold omkring 0,5 eller mindre, må et dekk i henhold til foreliggende oppfinnelse ha et beltestykke med Poisson-forhold mindre enn 1.

Hvis ikke dette er tilfelle vil det opptre samme problemer i drift som ved tidligere dekk.

I henhold til oppfinnelsen er det funnet at denne hovedsakelige likhet foreligger ved beltestykker med kordvinkler innenfor et av to innbyrdes meget forskjellige områder, men at bare et av disse vinkelområder gir tilstrekkelig modul til å gi dekket den påkrevede dimensjonsstabilitet. Dette ene vinkelområde utgjøres av en kordvinkel på hovedsakelig 0° ' (kordtråder som er hovedsakelig parallell med midtlinjen for dekkets omkrets). Det beltestykke som anvendes i henhold til foreliggende oppfinnelse utgjøres fortrinnsvis av et enkelt vevskikt av så-

danne omkretstråder. Dette vevskikt kan være dannet av et forut sammensatt lag av parallelle tråder som er .anbrakt parallelt med midtlinjen for dekkets omkrets, eller fortrinnsvis av kontinuerlig vikling av en enkel'tråd i konsentriske parallelle sirkler på en kjerne eller form med hver kordtråd hovedsakelig parallell' med midtlinjen for dekkets omkrets. Fremgangsmåter for anbringelse av beltestykket i dekket vil bli beskrevet senere.

Skjønt anvendelse av omkretstråder , ■■ ieller spiralviklede kordtråder som den eneste forsterkningskomponent i beltestykket også tidligere har vært omtalt, har sådan anvendelse ikke tidligere vært kommersielt utnyttet. Det har lenge vært kjent at et dekk med bare kordtråder i omkretsretningen innenfor beltestykket ville ha uheldige bruksegenskaper og veistabilitet på grunn av manglende tverrstabilitet i sådanne dekk. Dette ville føre til et usikkert dekk som ville være vanskelig å

styre og kontrollere. I praksis anvendes således sådanne kordtråder i omkretsretningen innenfor beiteområde bare i kombinasjon med andre skikt med kordvinkler av samme størrelses-orden som angitt ovenfor i forbindelse med belteskikt av standardtype. I sterk motsetning til denne tidligere teori er det imidlertid • overraskende funnet at en konstruksjon i henhold til oppfinnelsen gir et dimensjonsstabilt dekk med utmerket driftslevetid.

Ved forsøk er det videre funnet at bruksegenskapene for dekket

i henhold til oppfinnelsen skriver seg fra det støpte dekklegeme og ikke fra beltestykket. Beltestykket kan derfor konstrueres bare med henblikk på dimensjonsstabiliteten uten å ta bruksegenskapene i betraktning.

Det er nå erkjent at dekk med et støpt dekklegeme må ha en

vanlig slitebane av gummi for å oppnå tilstrekkelig veigrep.

Det er også erkjent at dekk med støpt dekklegeme fordrer en

viss type begrensende innlegg i slitebaneområdet for å oppnå tilstrekkelig dimensjonsstabilitet. Det er et formål for foreliggende oppfinnelse å frembringe et dekk med støpt dekklegeme og gummislitebane som har tilstrekkelig dimensjonsstabilitet og tilfredsstillende driftslevetid. Dette er oppnådd i henhold til foreliggende oppfinnelse ved hjelp av hensiktsmessig kombinasjon av visse materialegenskaper (Poisson-

forhold og modul) for det støpte dekklegeme og beltestykket. Dette resultat er bare oppnådd med kordtråder som forløper

i omkretsretningen i beltestykket.

Hjuldekket i henhold til foreliggende oppfinnelse omfatter

et støpt dekklegeme av viskoelastisk material, en gummislitebane forsterket med kjønrøk, et beltestykke radialt under gummislitebanen, et bindemiddel i grenseflaten mellom slitebanen og det støpte dekklegeme, samt ringformede vulstområder.

Konstruksjonsmessig kan beltéstykket være anbrakt i skjøten mellom gummislitebanen og det støpte dekklegeme eller det kari være fullstendig innleiret i dekklegemet radialt under slitebanen. Når det befinner seg i overgangen mellom slitebane og dekklegeme, kan det være innleiret i en skumgummiforbindelse.

Den kjønrøk-forsterkede gummislitebane kan utgjøres av hvilken som helst av de standardslitebaner som anvendes i industrien og er kjent i det foreliggende fagområde. Sådanne gummislitebaner omfatter naturlig eller syntetisk gummi eller blandinger av disse, er forsterket med forskjellige typer kjønrøk, men vanligvis av ovnstype, og inneholder andre bestanddeler, slik som prosess- og ekstenderoljer, preserveringsmidler (antioksy-deringsmidler, antiozonmidler og voks) samt vulkaniserende bestanddeler (akseleratorer og svovel). Den nøyaktige sammensetning av gummislitebanen omfattes ikke av foreliggende oppfinnelse og en hvilken som helst standardgummisammensetning som vanligvis anvendes for dette formål, kan også utnyttes i forbindelse med foreliggende oppfinnelse. Slitebanen bør imidlertid fortrinnsvis ha en durometer-hårdhet mellom 55 og 65, fortrinnsvis 60..

Det material som anvendes i det støpte dekklegeme i henhold

til foreliggende oppfinnelse kan være et hvilket som helst av de kjente viskoelastiske materialer med høy modul og som har vist seg egnet for anvendelse i støpte dekk uten kordfor-sterkning i dekklegeme, så lenge materialet ligger innenfor de fysiske grensedata som er angitt nedenfor. Disse grenser er kritiske for å oppnå korrekt balanse mellom material-sammensetningene i henholdsvis det støpte dekklegeme og beltestykket.

Det viskoelastiske material bør fortrinnsvis ha en strekkfasthet ved 100°C på 127 kp/cm^ eller mer, en crescent-rivestyrke ved 100°C på 14 kp/cm , en utmatningsbøyning i henhold til De Mattia lik eller større enn 200 000 bøyeperioder ved 80°C. Ved omgivelsestemperatur bør dette material ha en strekkfasthet lik eller større enn 197 kp/cm 2 en forlengelseevne lik eller

større enn 400 %, en Young-raodul mellom 350 og 1050 kp/cm<2>

samt et Poisson-forhold omkring 0,5 eller mindre, fortrinnsvis mellom 0,4 og 0,5.

Polyuretangummi, særlig av den type som er angitt i US reviderte patent nr. 28.424 samt US patentskrift nr. 4.006.767, er særlig egnet som material i dekklegemet i henhold til foreliggende oppfinnelse. Denne gummi bør ha en molekylvekt på 800 til 5000 mellom de elektrostatiske tverrbindinger samt en molekylvekt på 5100 til 40 000 mellom kovalante tverrforbindelser,

samt ;et Pb-issbn-"f orhold" på" 0_, 48 .

Det vil forstås at de viskoelastiske egenskaper av materialet

i dekklegemet ikke bør tillate sterk materialkryping, hvilket fører til ustabile dimensjoner. Materialkryping utgjør en øking i materialets lengdeutstrekning som en funksjon av tiden ved en gitt belastning. Materialkrypningen har sammenheng med reduksjon av materialspenningen med tiden ved konstant forlengelse. Et material som krever kraftig nedsettelse av materialspenningen med tiden finnes å ha utilfredsstillende dimensjonsstabilitet eller vekst i drift under en viss tids-periode .

Det polyuretan-elastomer som er beskrevet ovenfor, vil imidlertid oppvise godtagbar materialkrypning under dekkets normale leve,tid. Materialer som oppviser vesentlig større krypning enn det beskrevede material kan ventes å ha en dimensjons-økning som ikke kan godtas, hvis det anvendes i et støpt dekklegeme. Vulststykket i dekkets vulstområde kan være av hvilken som helst standard vulstutførelse som er i vanlig bruk og kjent i forbindelse med pneumatiske hjuldekk. Sådanne vulst-utførelser kan omfatte skiktvulster eller kabelvulster og kan tilvirkes av strenger av uforlengelige materialer, slik som stål, glass eller aramid. Vulstenes utførelse og deres styrke er bestemt av den kraft som kreves for å fastholde dekket på felgen.

Den kjønrøk-forsterkede skumgummiforbindelse som beltestykket kan være innleiret i når det anbringes i overgangen mellom slitebanen og dekklegemet, kan utgjøres av hvilken som helst kjent skumgummiforbindelse som er i vanlig bruk i foreliggende fagområde sammen med det kordmaterial som anvendes i beltestykket. Sådanne forbindelser omfatter vanligvis naturgummi eller blandinger av naturgummi og forskjellige syntetiske gummiarter, kjønrøk eller andre forsterkningsmidler, prosess-léller ekstenderoljer, preserveringsmidler slik som antiozonmidler, samt vulkani-seringsmidler slik som akselleratorer og svovel. Det bindemiddel som anvendes i grenseflaten mellom gummislitebanen og det støpte dekklegeme har en polyuretanbasis og er særlig beregnet på å

gi god sammenheftning mellom de forskjellige materialer,

hvilket vil si slitebanematerialet og det støpte dekklegemet av polyuretan. Bindemidler av denne art er beskrevet i US patentskrifter nr. 3.808.810, 3.808.808, 3.916.072 og 3.925.590.

Poisson-forhold er en velkjent og annerkjent material-parameter. Det er definert som det negative forhold mellom tverrspenningen og aksialspenningen i et materialstykke som befinner seg under belastning, enten av trykk eller strekk, under visse spesifiserte

-betingelser. Et materialstykke som befinner seg under belastning, avtar således i bredde når dets lengde øker. Dette kan uttrykkes som:

Sammenhengen mellom Poisson-forholdene for be.ltestykket og det inntilliggende eller nærliggende støpte dekklegeme er meget viktig. Når dekket ruller i kontakt med veibanen vil beltestykket og det inntilliggende legeme bli utsatt for krefter som bringer Poisson-forholdet inn i interesseområdet. Ved kontakt med veibanen blir beltestykket og det inntilliggende legeme smalere og lengere. Denne stadige avsmalning og forlengelse av beltestykket og det inntilliggende legeme kan gi ulike spenningspåkjenninger i overgangen mellom disse deler hvis Poisson-forholdet for de respektive deler er vesentlig forskjellige, hvilket fører til en svekning av dekket i dette området. Sådanne påkjenninger vil bli nedsatt i betraktelig grad hvis det nevnte forhold har hovedsakelig samme verdi i de forskjellige deler. Ved hjuldekket i henhold til foreliggende oppfinnelse, vil Poisson-forholdene for materialene i dekkets fotavtrykk-området, nemlig beltestykket og det inntilliggende støpte legeme, være hovedsakelig av samme verdi.

Denne tilnærmede likhet for de respektive Poisson-forhold må ikke ses isolert fra de øvrige viktige egenskaper for det støpte hjuldekk, f.eks. dekkets dimensjonsstabilitet. Som det' vil bli forklart senere under henvisning til de vedføyde tegninger, oppnås denne kombinasjon bare når kordtrådene i beltestykke forløper hovedsakelig i omkretsretningen, hvilket vil si parallelt' med omkretsmidtlinjen for dekkets slitebane eller i en vinkel på 0°.

Beltestykket i hjuldekket i henhold til foreliggende oppfinnelse er utformet med innbyrdes nærliggende parallelle kordtråder som forløper hovedsakelig parallelt med midtlinjen for dekkets omkrets. Disse parallelle kordtråder utgjøres enten av et forut sammenstilt vev av parallelle tråder som anbringes i dekket på sådan måte at trådene forløper parallelt med omkretsmidtlinjen for dekket, eller fortrinnsvis ved spiralvikling av én<1>enkelt tråd på en viklingskjerne rundt dekket for dannelse av beltestykket. Ved denne spiralvikling vil det ikke fore-ligge noen skjøt i kordlaget, men bare to enkeltstående kord-ender, nemlig en ved begynnelsen og en ved slutten av spiral-viklingen. Beltestykket foreligger fortrinnsvis som et enkelt vevlag, men to eller flere lag kan også anvendes, hvis så ønskes.

Det material som anvendes som forsterkningskord i beltestykket kan være et hvilket som helst av de kjente armeringsmaterialer som anvendes i pneumatiske hjuldekk. Eksempler på sådanne materialer er aramid, polyestere, stål, glass, rayon, polyvinyly alkohol eller nylon. Det sistnevnte material er det minst egnede på grunn av dets iboende vekstegenskaper, mens de for-holdsvis lite utvidbare materialer (aramid, stål og glass) utgjør de foretrukkede materialtyper på grunn av denne egen-skap .

Beltestykke må ha tilstrekkelig modul til å gi godtagbar dimensjonsstabilitet samt et Poisson-f orhold hovedsakelig lik-, det tilsvarende forhold i det tilsluttede dekklegeme for å

gi praktisk anvendbar levetid for hjuldekket. Tidligere beltekonstruksjoner har vært utført med høy modul. Disse vil da trenge kordvinkler for forsterkningstrådene i beltevevet av størrelsesorden 20 - 30° i forhold til midtlinjen av slitebanens omkrets. Disse konstruksjoner gir i kraft av sin opp-bygning Poisson-forhold meget større, vanligvis flere ganger større, enn det tilsvarende forhold for det inntilliggende dekklegeme. Dette fører til et dimensjonsstabilt dekk, men gir problemer med hensyn til dekkets varighet i drift.

Modulen og Poisson-forholdet for beltestykket kan gis ønsket verdi ved hensiktsmessig materialvalg for kordvevene, kordtrådenes utførelse, antall kordtråder pr. cm eller kombinasjoner av disse faktorer. Beltestykkets modul må være større enn modulen for det støpte material i dekklegemet. Det antas at modulen må være minst 1400 kp/cm 2 og fortrinnsvis minst 7000 kp/cm 2. Poisson-forholdet må være mindre enn 1 og fortrinnsvis omkring 0,5 når det anvendes polyuretan-gummi i det støpte dekklegeme inntil beltestykket.

Nærvær av dette beltestykke og korrekt balanse av de ovenfor angitte egenskaper med materialet i det støpte dekklegeme fører til et støpt dekk som bibeholder sin dimensjonsstabilitet (slitebaneradius og total diameter) ved oppumping og under

bruk samtidig som det vil ha lang brukstid eller varighet. Dette oppnås ved at forsterkningstrådene hovedsakelig legges

i omkretsretningen i beltestykket samt ved hensiktsmessig materialvalg i dekklegemet.

Ved en fremgangsmåte for fremstilling av dekk i henhold til foreliggende oppfinnelse, hvor beltestykket befinner seg totalt innleiret i det støpte dekklegemet, er dekkorden spiralviklet på et sirkelformet kjernestykke som har en diameter lik den ønskede diameter av beltestykke i det ferdige dekk. Denne vikling kan utføres med en enkel kordtråd som legges i spiral, eller den kan utgjøres av et trådvev av parallelle tråder som legges rundt kjernen. Etter at kordarmeringen er påført kjernen, plasseres denne i en dekkform. Denne form inneholder allerede den konvensjonelle gummislitebane (som er blitt fremstilt i et tidligere fremstillingstrinn) som er plassert i støpeformens baneringområde og er påført bindemiddel på sin innerflate. Polyuretan-materialet for dekklegemet sprøytes så inn i formen og legemet støpes med et material som herdes ved en temperatur mellom romtemperaturen».'".og 13 0°C i løpet av en tid fra 5 til 60 minutter, avhengig av det spesielle material som anvendes.

Den oppnådde dekkonstruksjon fjernes fra støpeformen og under en annen støpeprosess fylles det tomrom som frembringes av kjernens ytterdiameter, med polyuretan og herdes. Det således fremstilte dekk har sitt beltestykke totalt innleiret i polyuretan på riktig sted i dekket. Dette vil senere bli nærmere forklart under henvisning til fig. 1 og 2.

Ved den fremstillingsmetode for dekk i henhold til foreliggende oppfinnelse hvor beltestykket anbringes i overgangsområdet mellom slitebanen og det støpte dekklegeme, sammenstilles først gummislitebanen og beltestykket. Denne sammenstilling dannes fortrinnsvis ved å påføre et skikt av uherdet skumgummi på en dor eller byggetrommel, spiralvikling av en enkelt tråd rundt trommelen for å danne et skikt av parallelle, konsentriske sløyfer av en kontinuerlig kordtråd for å frembringe beltestykke med ønsket bredde, påføring av et annet skikt av uherdet skumgummi på utsiden av det spiralviklede beltestykke, således at det frembringes et vev i den betydning av ordet som anvendes i fagspråket.

Uherdet vanlig gummislitebane påføres så ovenpå beltestykket, enten som et enkelt ekstrudert formstykke eller ved spiralvikling av et smalt bånd av uherdet gummiforbindelse 7 for dannelse av den ønskede baneform. Denne uherdede sammenstilling plasseres så i en form og herdes eller vulkaniseres.

Den vulkaniserte for-sammenstilling av slitebane og beltestykke i ringform plasseres så i korrekt stilling i en støpe- form. Bindemiddel påføres så på innsiden av ringen. De ringformede vulststykker anbringes i støpeformen i korrekt stilling i vulstområdene. Dekklegemet støpes så ved hjelp av hvilken som helst kjent fremgangsmåte. Dette vil bli nærmere forklart under henvisning til fig. 3.

Sådanne kjente fremgangsmåter er sentrifugalstøping, hvor støpe-formen roteres, eller forskjellige former for statisk væske-innsprøytning, slik som reaksjonsstøpning (kjent blant fagfolk som RIM) eller den form av sprøytestøpning som er kjent som

LIM.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere beskrevet under henvisning

til de vedføyde tegninger, hvorpå:

Fig. 1 viser et tverrsnitt gjennom et hjuldekk i henhold til foreliggende oppfinnelse i sin støpte form, idet tilfelle beltestykket er totalt innleiret i det støpte dekklegemet radialt under gummien. Fig. 2 viser et tverrsnitt av hjuldekket i fig. 1 i en støpeform etter et innledende sammenstillingstrinn i fremstillingsprosessen. Fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom et hjuldekk i henhold til foreliggende oppfinnelse i det tilfelle beltestykket er omgitt av en skumgummiforbindelse og er anbrakt i overgangsområdet mellom slitebanen og det støpte dekklegeme. Fig. 4 er en grafisk fremstilling som angir Poisson-forholdet for beltestykket og for det støpte dekklegeme i henhold til foreliggende oppfinnelse, og også viser Poisson-forholdet for tidligere beltekonstruksjoner. Fig. 5 er en grafisk fremstilling som angir modulen for beltestykket i henhold til-foreliggende oppfinnelse sammenlignet med modulen for tidligere kjente beltestykker. Fig. 1 viser et hjuldekk generelt betegnet med henvisningstallet 10 og forskynt med en slitebane 11, et dekklegeme 12 samt ring-

formede vulster .15 og 16. Dekklegemet 12 strekker seg uten avbrytelse fra vulsten 15 til vulsten 16 og omfatter sidevegger 13 som sammenbindes av kroneavsnittet 14, som befinner seg i dekkets kroneområde radialt under slitebanen 11. I denne utførelse er beltestykket 17, som omfatter armerings-tråder 18, innleiret i kroneavsnittet 14 av dekklegemet 12. Hjuldekket i henhold til foreliggende oppfinnelse er påført

et bindemiddel i grenseflaten 20 mellom gummislitebanen 11

og kroneavsnittet 14 av dekklegemet.

I fig. 2 er de .forskjellige bestanddeler av hjuldekket angitt med samme .henvisningstall som i fig. 1. Fig. 2 viser hjuldekket i henhold til oppfinnelsen i tverrsnitt inne i en støpeform 29 hvor det er anbrakt etter et innledende sammenstillingstrinn. Ved denne fremgangsmåte har støpekjernen 30

en ytre diameter 21 som utgjøres av en plan overflate som tilsvarer diameteren av dekkets beltestykke. Ved denne fremstillingsmetode anbringes beltestykket 17 på det plane av-snitt av kjernen 21 ved å påføre et skikt av parallelle tråder eller ved spiralvikling av en enkelt tråd rundt den ytre omkrets av kjernen 21. Den forherdede gummibane 11 plasseres i den baneholdende ring i støpeformen 19, og klebemiddel på-føres slitebanens innside. Kjernen med sitt allerede på-monterte beltestykke plasseres så i støpeformen. Polyuretan-material sprøytes så inn i støpeformen og en støping finner sted med etterfølgende herding av materialet. Denne støping og herding finner sted ved en temperatur mellom romtemperaturen og 130°C i løpet av en tid fra 5 til 60 minutter i avhengighet av sammensetningen av det anvendte polyuretanmaterial.

Etter denne støpeprosess er kordtrådene 18 i beltestykket 17 omgitt av polyuretan-materialet bortsett fra beltestykkets radiale innerflate. Kjernen fjernes så fra støpeformen. Et annet støpe- og herdetrinn finner så sted, idet det tilføres tilstrekkelig mengde av polyuretan-material til å fylle det hulrom som dannes av sideflatene 21 og 22. Dette fører til et dekk med det tverrsnitt som er vist i fig. 1. I den ut-førelse som er vist i fig. 3, er hjuldekket generelt angitt ved henvisningstallet 10 og utstyrt med en slitebane 11, et dekklegeme 12 og ringformede vulster 15 og 16. Dekklegeme 12 strekker seg kontinuerlig fra vulsten 15 til vulsten 16

og omfatter sidevegger 13 som sammenbindes av et kroneavsnitt 14, som befinner seg i dekkets kroneområde radialt under slitebanen 11.

Denne utførelse har et beltestykke 17 som omfatter skumgummi

19 og forsterkningstråder 18. Beltestykket er anbrakt i overgangen mellom slitebanen 11 og det inntilliggende kroneavsnitt 14 av dekklegemet. Hjuldekket i henhold til foreliggende oppfinnelse er påført et bindemiddel på grenseflaten 20 mellom skumgummien 23 og kroneavsnittet 14.

De viste kurver i fig. 4 og 5 representerer beltestykker av aramidfibre av en konstruksjonstype 1500/3, en strekkfasthet på minst 75 kp og en største forlengelse på 5 til 7 %. Vinklene ble dannet av to kordvev med kordtråder i like store og motsatt rettede vinkler, idet hvert vev har ca. 7 trådender pr. cm.

I fig. 4 viser kurve APoisson-forholdet opptegnet som funksjon av kordvinklen for armeringstrådene i beltestykket, mens kurve B (skravert område) viser Poisson-forholdet for materialet i dekklegemet i nærheten av beltestykket (kroneavsnittet 14).

En kordvinkel på 0° tilsvarer kordtråder i omkretsretningen parallelt med midtlinjen for slitebanens omkrets, mens 90° tilsvarer radialretningen. Standard kordvinkler for tidligere kjente ikke utvidbare belter ligger i området 20 - 35°. Den angitte kurve viser klart at sådanne belter har Poisson-forhold som er mange ganger større enn dekklegemets og i alle tilfeller meget større enn 1.

Kurve B med skravert sone viser området for Poisson-forholdet for det material som anvendes i det støpte legeme omkring beltestykket. Det skraverte område dekker Poisson-verdiene fra 0,50 og nedover. Poisson-forholdet for det støpte material må ligge innenfor dette området. Det er ikke påvirket av kordvinkelen. Det sistnevnte område er inntegnet i fore liggende figur for å vise de områder hvor Poisson-forholdet for beltestykket og det støpte dekklegeme er hovedsakelig like eller er av samme verdi.

Det vil være klart at Poisson-forholdet for beltet er hovedsakelig lik den tilsvarende verdi for det inntilliggende støpte material i to kordvihkelområder, nemlig omkring 0°

og ved 50° og høyere. Dette trekk i henhold til foreliggende oppfinnelse er således tilfredsstillet i de nevnte to områder.

Fig. 5 viser grunnen til at området med kordvinkler på 50°

og høyere ikke utgjør noen del av foreliggende oppfinnelse.

I fig. 5 viser kurve A modulus for beltestykke, atter som en funksjon av kordvinklen for beltematerialet, mens kurve B (skravert område) viser modulområdet for materialet i dekklegemet inntil beltestykket. Kurve A viser at modulen for belte øker når kordvinklen nærmer seg 0°, eller kordtrådene forløper i omkretsretningen.

Modulus for materialet i det støpte dekklegemet omkring beltestykket må ligge i området 350 til 1050 kp/cm 2. Kurve B angir et skravert område som tilsvarer disse verdier. Dette kurveområde er ikke avhengig av kordvinklene i beltestykket.

I hjuldekket i henhold til foreliggende oppfinnelse må modulen for beltestykket være vesentlig høyere enn modulen for det omgivende eller nærliggende dekklegeme. Det antas at beltestykkets modul må være over 14 00 kp/cm 2 og fortrinnsvis over 7000 kp/cm 2. En sammenligning mellom kurvene A og B i fig. 5 viser at en kord<y>inkelverdi inullområdet tilfredsstiller dette krav, mens dette ikke er tilfelle for kordvinkler på 50° og mer. Videre er modulen ved kordvinkler på 50° og høyere for lav til å gi et dimensjonsstabilt hjuldekk. Grunnen til dette er kordtrådenes mer radiale retning ved disse vinkler.

Fig. 4 og 5 viser hvorfor hjuldekket i henhold til foreliggende oppfinnelse utgjør den eneste rette kombinasjon av de viktigste egenskaper for støpte dekk av denne type. Dette vil si at Poisson-forholdet er hovedsakelig det samme for beltestykke og det omgivende eller nærliggende støpte legeme (kroneavsnittet) ,samtidig som beltestykke har tilstrekkelig modul til å gi dimensjonsstabilitet for dekket.

Det sammenheng som er angitt ovenfor og i fig. 4 og 5 angår det støpte dekklegeme omkring beltestykket, nemlig området 14, som i.:fig. 1 er det område som beltestykke er innleiret i, og i fig. 3 er det område som befinner seg radialt innover fra beltestykket. Det vil forstås at resten av det støpte dekklegeme, nemlig sideveggene og vulstområdene, kan utgjøres av samme material som det omgivende område 14 av legemet,

eller kan bestå av et material med forskjellige fysiske egenskaper som er tilpasset de spesielle fordringer til disse områder av dekket, hvilket vil si et mer bøyelig material i sideveggene og et stivere material i vulstområdene.

Begge de angitte utførelser av dekket i henhold til foreliggende oppfinnelse er blitt tilvirket med gunstig resultat i en størrelse A78-13, og er blitt utprøvet med tilfredsstillende resultat, slik som angitt nedenfor.

Den spesielle sammensetning av gummislitebanen 11 var hovedsakelig en løsning av styren/butadien-kopolymer med de vanlige ingredienser, slik som forsterkende kjønrøk, svovel, akseleratorer o.l., slik det vil være vel kjent innenfor det foreliggende fagområde. De fysiske egenskaper av gummislitebanen i det foreliggende spesielle dekk var en strekkfasthet pa omkring 175 kp/cm , en Shore A durometerhårdhet på omkring 59, en modul på omkring 67 kp/cm 2 ved 300 % forlengelse, en briiddforlengelse på omkring 600 % og en hystereseverdi på 4 0 % målt ved en ballsprett-prøve ved romtemperatur. Hele dekklegemet 12 besto av polyuretanpolymer. Ved 100°C var dets strekkfasthet.180 kp/cm<2>og dets crescent-rivestyrke var 24,3 kp/cm 2. Ved omgivelsestemperatur var materialets

2

strekkfasthet 345 kp/cm , dets bruddforlengelse 550 % og dets Young-modul 675 kp/cm 2. Materialets Poisson-forhold var 0,48.

Bindemidlet i grenseflaten 20 var et material som inneholdt

en alifatisk eller aromatisk nitrogenforbindelse. Dette material var spesielt beregnet på å gi binding mellom en poly-uretandel og en gummidel. De spesielle bindemidler som ble anvendt, var av samme art som det som er beskrevet i US patentskrifter 3.808.810, 3.808.808, 3.916.072 og 3.925.590. Beltestykket 17 omfatter en aramidkord 18 som armeringsvev. Beltestykket ble fremstilt ved spiralvikling av en kontinuerlig tråd av aramid rundt en kjerne. Aramidvevet i beltestykket består av fire parallelle tråder pr. cm, som alle er ført parallelt med midtlinjen avslitebanens omkrets. I den ut-førelse som er vist i fig. 1, har beltestykket en bredde på 7,6 cm, mens det i utførelsen i fig. 3 hadde en bredde på 10,2 cm. Den anvendte aramidfiber var av type 1500/3 og hadde en strekkfasthet på minst 75 kp.'samt en største forlengelse på 5 til 7 %. Beltestykke hadde et Poisson-forhold på 0,50 og en modul på 10 900 kp/cm 2.

Vulststykkene 15 og 16 omfatter en kabelvulstkonstruksjon som er vel kjent i dette fagområde. Denne spesielle konstruksjon omfatter en kabel med en tråd viklet opp åttedobbelt. I den utførelse hvor beltestykket er innleiret i en skumgummiforbindelse, utgjøres den kjønrøkforsterkede skumgummi 18 av en blanding av naturlige og syntetiske gummiarter sammen med vanlige ingredienser som er vel kjent i dette fagområde.

Denne materialsammensetning var spesielt utvalgt for å lette forbindelse med dé aramidfibre som ble anvendt som forsterkningskord i beltestykket.

I den utførelse som er vist i fig. 1 og 2, hvor beltestykket

er fullstendig innleiret i det støpte legeme, hadde dekket etter oppumping på en standard 13 tommers felg med en 4,5 tommers felgvidde i en periode på 24 timer, en omkrets på

186 cm, en snittbredde på 17 cm og en slitebaneradius på 33 cm. Det således beskrevede dekk ble utprøvet på et innendørs prøve-hjul med diameter 170 cm under vanlige belastningsforhold og dekktrykk ved en hastighet på ca. 80 km i timen i utholdenhets-prøver av to typer, slik det vil bli nærmere beskrevet senere. Etter en utholdenhetsprøve i henhold til US Department of

Transportation ble dekket fjernet etter en kjørt distanse på 2750 km uten feil samt etter 24 000 km uten feil ved den annen utholdenhetsprøve.

Den etterfølgende tabell I angir de mål som ble tatt på dekket før under og etter disse utholdenhetsprøver. Disse verdier angir meget liten dimensjonsøkning under drift og ligger godt innenfor de spesifikasjoner for dimensjonsøkninger som er oppstilt av Tire & Rim Association. Variqhetsprøve ( US Department of Transportation)

Hjuldekket i henhold til foreliggende oppfinnelse er slik det nettopp er blitt beskrevet (utførelsen i fig. 1 og 2) ble sammenlignet med lignende dekk med et ikke-utvidbart stabiliseringsbelte med to lag av forsterkningsvev av enten glass, rayon eller polyestermaterial, hvori kordtrådene dannet en vinkel mellom 10 og 40° med midtlinjen for dekkets omkrets. Disse dekk representerer tidligere kjente dekktyper med stabiliseringsbelte med høyt Poisson-forhold og utført i minst to skikt. Tre prøver ble utført for sammenligning av dekket i henhold til oppfinnelsen med flere kontrolldekk med ovenfor angitt stabiliseringsbelte. Alle disse prøver ble utført

innendørs ved hjelp av et prøvehjul med diameter på 170 cm.

Den første prøve var en prøve med høy hastighet i henhold til spesifikasjoner gitt av US Department of Transportation (DOT), slik den er definert i Federal Motor Vehicle Safety Standard 109. Under de angitte betingelser for denne prøve ble dekkene kjørt med konstant belastning (100 % av nominell belastning) samt konstant indre lufttrykk (2,1 kp/cm 2). Hastigheten under denne prøve var variabel med en innkjøringsperiode på 2 timer ved 8Q;.km pr. time og derpå en halv time med hastighetsvaria-sjoner i 8 km trinn og begynnelse ved 120 km pr. time. Som det vil fremgå av den etterfølgende tabell II var dekket i henhold til foreliggende oppfinnelse i stand til å fullføre hastighetstrinnet 192 km/time og ble derpå :tatt ut av prøven på grunn av baneutbrudd, en feil som ikke hadde noe å gjøre med varigheten av beltestykket. Dekkene i henhold til tidligere kjent teknikk og utført med stabiliseringsbelter brøt sammen ved hastigheter på 128 og 136 km /time.

Den annen prøve var en utholdenhetsprøve som er spesifisert

i FSderal Motor Vehicle Safety Standard 109 og i samsvar med US Department of Transportation (DOT). Under de forhold som

er spesifisert i denne prøve kjøres dekkene ved konstant hastighet 80 km i timen og med nominelt lufttrykk 1,68 kp/cm 2. Belastningen ble øket under prøveperioden. Under de første fire timer var den 100 % av nominell belastning for hjuldekket, de neste seks timer var den 108 % og de siste 24 timer var den 115 % av denne belastning. Prøven ble avsluttet etter disse tidsperioder og dekket hadde da tilbakelagt til sammen 2750 km. Dekket i henhold til foreliggende oppfinnelse full-førte denne prøve uten feil, mens dekkene i henhold til tidligere kjent teknikk og utstyrt med stabiliseringsbelter oppviste feil etter mellom 80 og 1600 km. Den tredje prøve var en annen utholdenhets- eller varighetsprøve, og under denne prøve ble belastningen, lufttrykket i dekket samt hastigheten (80 km pr. time) holdt konstant. Belastningen og lufttrykket var standardiserte nominelle verdier for dekk av vedkommende størrelse. Som angitt i tabellen, var hjuldekket i henhold til foreliggende oppfinnelse i stand til å fullføre

prøveprosessen og ble tatt ut av denne uten feil etter en tilbakelagt strekning på 2400 km. Dekkene i henhold til tidligere kjent teknikk ble tatt ut av prøveprosessen etter tilbake-

lagte strekninger fra 80 til 1600 km på grunn av påviste feil.

Endelig viser også den følgende tabell bruksstabiliteten for dekket i--henhold "til foreliggende oppfinnelse,.- Denne-er uttrykt ved den såkalte "cornering"-kraft. Dekket i henhold til oppfinnelsen oppviste godtagbar:.bruksstabilitet sammenlignet med de tidligere kjente dekktyper.

I støpt tilstand (med støpedimensjonene) hadde dekket i henhold til oppfinnelsen i den.utførelse som er beskrevet i fig. 3 (beltestykke innleiret i en skumgummiblanding og anbrakt i overgangen mellom slitebanen og det støpte dekklegeme) i en omkrets på 187,25 cm, en tverrsnittsbredde på 17,12 cm og en slitebaneradius lik uendelig (flat). Etter oppumping på en standard 13 tommers felg med 4y.5 tommers felgvidde i en periode på 24 timer ved et lufttrykk på 1,68 kp/cm 2 hadde dette dekk en omkrets.på 188,4 cm, eh tverrsnittbredde på 17,6 cm og en baneradius på 25,4 cm. Disse dimensjonsforandringer er uten betydning og viser dimensjonsstabiliteten for hjuldekket i henhold til foreliggende oppfinnelse. Denne dimensjonsstabilitet er ytterligere bevist ved dekkets dimensjoner etter prøving. Det nettopp beskrevede dekk ble prøvet innendørs ved hjelp

av et" prøvehjul med diameter 17 0 cm under standardforhold for belastning og lufttrykk ved 8 0 km i timen. Dekket ble tatt ut ved slutten av denne prøve (4800 km) uten feil. Ved dette uttak var omkretsen av dekket 18 9,2 cm, tverrsnittbredden 17,8 cm og baneradien 25,4 eller 27,9 cm alt etter målemetoden.

Disse verdier angir meget liten utvidelse av dekket i bruk

og ligger godt innenfor de spesifikasjoner som er oppstilt av Tire & Rim Association for dekkutvidelse.

Når det gjelder den annen utførelse av foreliggende oppfinnelse, ble denne sammenlignet med lignende dekk utstyrt med ikke utvidbare stabiliseringsbelter i to lag av armeringskord av glass, rayon eller polyestermaterial, idet kordtrådene dannet en vinkel mellom 10 og 40° med midtlinjen for dekkets omkrets (slik som angitt ovenfor) i de tre prøveprosesser som nettopp er beskrevet. Alle prøver ble utført innendørs på

et prøvehjul med diameter 17 0 mm.

Den første prøve var i samsvar med US Department of Transportation og ble utført med høye hastigheter slik som spesifisert i Federal Motor Vehicle Safety Standard 109. Prøveforholdene ved denne prøve er angitt ovenfor. Den foreliggende utførelse av oppfinnelsen var i stand til å fullføre hastighetstrinnet tilsvarende 200 km/time i fartsprøven i henhold til DOT, og dekket ble tatt ut på grunn av utbuktning av slitebanen,

hvilket ikke har noe sammenheng med holdbarheten av beltestykket. Sammenligningsdekkene i henhold til tidligere kjent teknikk og utstyrt med stabiliseringsbelter oppviste féil allerede ved hastigheter på 128 og 136 km/time.(se tabell III).

I holdbarhetsprøven i henhold til DOT (prøvebetingelser som angitt ovenfor), var denne utførelse av hjuldekket i henhold til oppfinnelsen i stand til å fullføre prøven uten feil

(2750 km, mens dekkene i henhold til tidligere kjent teknikk

og utstyrt med stabiliseringsbelter oppviste feil etter 80

til 1600 km (se tabell III) .

I den tredje prøve (en annen holdbarhetsprøve) som angitt ovenfor, var denne utførelse av hjuldekket i henhold til oppfinnelsen i stand til å fullføre prøven å ble tatt ut av denne etter 4800 km uten feil. Dekkene i henhold til tidligere kjent teknikk ble tatt ut av prøven ved tilbakelagte strekninger på 80 til 1600 km på grunn av påviste feil (se tabell III). Tabell III viser også bruksstabiliteten av denne utførelse av hjuldekket i henhold til oppfinnelsen. Dette er uttrykt ved "cornering"-kraften. Foreliggende utførelse av dekket i henhold til oppfinnelsen oppviste godtagbar bruksstabilitet sammenlignet med dekkene av tidligere kjent type.

Hjuldekket i henhold til foreliggende oppfinnelse har sin dimensjonsstabilitet fra beltestykket, sine bruksegenskaper fra materialet i det støpte dekklegeme og sin holdbarhet fra den hensiktsmessige kombinasjon av visse vesentlige egenskaper (Poisson-forhold' og modulus) for beltestykket og den omgivende del av det støpte dekklegeme. Fra de data som er angitt i tabellene I, II og III og de tidligere angitte data for dimensjonsstabilitet (støpetilstand, 24 timer oppumpet og etter prøvene) viser klart de oppnådde resultater i henhold til oppfinnelsen og de oppnådde tekniske fremskritt.

Claims (16)

1. Pneumatisk hjuldekk med en ringformet slitebane, sidevegger som forbinder sidekantene av nevnte slitebane med ringformede vulstområder, et støpt dekklegeme som strekker seg kontinuerlig fra det ene vulstområde til det annet og omfatter sideveggene og et kroneområde radialt innenfor slitebanen, et beltestykke i ett med kroneområdet av det støpte dekklegeme, samt et bindeskikt anbrakt i grenseovergangen mellom dekklegemets kroneområde og nevnte slitebane, karakterisert ved at slitebanen omfatter en kjønrøk-forsterket gummisammensetning, at dekklegemet og

vulstområdene omfatter et viskoelastisk material med Youngs modul mellom 350 og 105 0 kp/cm 2, idet hvert vulstområde inneholder en ringformet, uforlengbar vulstkjerne, at beiteområde omfatter et lag av parallelle hovedsakelig omkretsrettede forsterkningstråder, således at beltestykke og dekklegemets kroneområde har hovedsakelig like Poisson-forhold, mens beltestykke har høyere modul enn modulen for nevnte kroneområde av dekklegemet.

2. Hjuldekk som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte beltestykke er fullstendig innleiret i kroneområdet av det støpte legeme.

3. Hjuldekk som angitt i krav 1, karakterisert ved at beltestykket er anbrakt i grenseområdet mellom slitebanen og det støpte dekklegeme.

4. Hjuldekk som angitt i krav 1, karakterisert ved at beltestykket er innleiret i en kjønrøk-forsterket skumgummimaterial.

5. Hjuldekk som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte viskoelastiske material er polyuretan.

6. Hjuldekk som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte Poisson-forhold er mindre enn 1.

7. Hjuldekk som angitt i krav 1, karakterisert ved at Poisson-forholdet for det viskoelastiske material er mindre enn 0,50.

8. Hjuldekk som angitt i krav 1, karakterisert ved at Poisson-forholdet for nevnte viskoelastiske material ligger mellom 0,40 og 0,50.

9. Hjuldekk som angitt i krav 1, kar a;k terisert ved at beltestykket har en modul større enn 14 00 kp/cm <2> .

10. Hjuldekk som angitt i krav 1, karakterisert ved at beltestykket har en 2 modul større enn 7 000 kp/cm .

11. Hjuldekk som angitt i krav 1, karakterisert ved at beltestykket har en modul større enn 10500 kp/cm <2> .

12. Hjuldekk som angitt i krav 1, karakterisert ved at beltestykket omfatter et enkelt, kontinuerlig spiralviklet kordvev.

13. Hjuldekk som angitt i krav 1, karakterisert ved at beltestykket har et Poisson-forhold på 0,50 og en modul på minst 7000 kp/cm 2, mens kroneområdet av dekklegemet er av polyuretan-gummi med et Poisson-forhold mellom 0,40 og 0,50.

14. Dekklegeme som angitt i krav 1, karakterisert ved at kroneområdet av det støpte dekklegeme utgjøres av et annet viskoelastisk material enn resten av dekklegemet.

15. Fremgangsmåte for fremstilling av et pneumatisk hjuldekk som angitt i krav 1, og som omfatter en kjønrøk-forsterket gummislitebane, sidevegger som forbinder sidekantene av slitebanen med ringformede vulster, et støpt dekklegeme som strekker seg kontinuerlig fra den ene vulst til den annen og omfatter sideveggene og et kroneområde radialt innenfor slitebanen, et beltestykkeinnleiret i kroneområdet av det støpte dekklegeme samt et bindeskikt anbrakt i grenseflaten mellom kroneområdet av det støpte dekklegeme og slitebanen, karakterisert ved at beltestykket plasseres på den ytre omkrets av en ringformet kjerne med samme omkrets-mål som det tilsiktede beltestykke i det ferdige dekk, en forherdet kjønrøk-forsterket slitebane anbringes i den baneholdende ring i en dekkform, et bindemiddel påføres innsiden av nevnte forherdede slitebane, nevnte kjerne med påført beltestykke anbringes i korrekt stilling i støpeformen, et viskoelastisk material sprøytes inn i formen for dannelse av det støpte dekklegeme, det viskoelastiske material bringes til å herdes, nevnte kjerne fjernes, hulrommet radialt på undersiden av beltestykket fylles med viskoelastisk material, og det tilførte viskoelastiske material herdes i nevnte hulrom.

16. Fremgangsmåte for fremstilling av et pneumatisk hjuldekk som angitt i krav 1 og som omfatter en ringformet kjønrøk-forsterket gummislitebane, sidevegger som forbinder sidekantene av slitebanen med ringformede vulster, et støpt dekklegeme som strekker seg kontinuerlig fra den ene vulst til den annen og omfatter nevnte sidevegger og et kroneområde radialt innenfor slitebanen, et beltestykke innleiret i en kjønrøk-forsterket skumgummisammensetning anbrakt i grenseovergangen mellom slitebanen og kroneområdet av det støpte dekklegeme, samt et bindeskikt anbrakt i grenseflaten mellom kroneområdet og nevnte skumgummisammensetning, karakterisert ved at det dannes et lag av parallelle konsentriske ringer av armeringskord med en tråd-diameter lik den ønskede tykkelse av beltestykket innleiret i dekkets skumgummisammensetning, påføring av en uherdet vanlig gummibanestrimmel ovenpå nevnte beltestykke for å danne en sammenstilling av beltestykket og banen, nevnte sammenstilling herdes i en passende form for å danne en ringformet, forherdet sammenstilling av beltestykket og slitebanen, den herdede sammenstilling anbringes i en dekkform på korrekt sted i bane-ringområdet, et bindemiddel påføres innsiden av nevnte sammenstilling, de ringformede vulststykker plasseres i støpeformen på riktig sted, viskoelastisk material sprøytes inn i støpe-formen for dannelse av nevnte støpte dekklegeme, hvoretter det viskoelastiske material bringes til å herdes.