NO791613L - Ikke-pneumatisk kjoeretoeydekk. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører kjøretøy og mer spesielt ikke oppblåsbare kjøretøydekk innrettet til montering på vanlige fel-ger for pneumatiske hjul.

Det har vært utført tallrike forsøk på å konstruere et tilfredsstillende ikke-pneumatisk dekk, men til tross for langva-rige anstrengelser er det fremdeles behov for et billig, ikke-pneumatisk dekk med egenskaper som normalt forbindes med pneumatiske dekk.

Tidligere kjente dekk omfattet et gummilag på et stivt hjul av tre eller metall. Senere forsøk førte til dekk med ettergivende vegger som ikke var ulik pneumatiske dekk, men hvor veggene hadde større stivhet og bedre bæreegenskaper enn i pneumatiske dekk. Ulempen ved slike dekk er for liten bæreevne for samtidig tilfredsstillende polstrende virkning for angjeldende belastning .

Tidligere dekk med bøyelige vegger er også blitt utført med et sentralt innerrom som er fylt med elastisk skum eller an-net materiale med cellestruktur. Slike dekk har vist seg å ha altfor kort levetid samtidig som det er vanskelig å få montert dem med pålitelig grep på hjulfelgen.

Nyere forsøk har resultert i dekk med kompakt tverrsnitt av ettergivende, ikke-celleformet materiale, men også her har det vist seg vanskelig å få festet dekket på en pålitelig måte på felgen. Det er også blitt fremstilt dekk med bøyelige vegger og med indre, i omkretsretningen forløpende hulrom med veggform mer eller mindre i form av en V med spissen vendende mot bakken for derved å overføre noe av belastningen fra felgen til slite-banen som er i kontakt med bakken. Svakheter ved den slags dekk er at de under bruk har lett for å danne en utbuling eller en bølge umiddelbart foran det sted hvor dekket er i berøring med bakken, kjørebanen e.l.Det danner seg en slags "stående bølge" som forårsaker vanskeligheter fordi dekket har lett for å bevege seg langs felgen med en hastighet som er proporsjonal med rota-sjonshastigheten. Dannelsen av denne såkalte stående bølge fører til at dekket på en måte må"klatre over bølgen", slik at rullemotstanden alt i alt blir større. Denne utbuling søker også å tvinge dekket til å bevege seg bort fra felgen, særlig.når dekket samtidig utsettes for vridning. Kombinert radial belastning og vribelastning på dekket kan derfor ofte føre til at et gap dannes mellom bølgen og dekket, slik at dekket kan rulle av felgen når den utsettes for krefter fra siden, f.eks. når det foretas en sving med et kjøretøys forhjul.

Man har forsøkt å løse dette, problem ved å.prøve forskjel-lige bindemidler til å forbinde dekkveggen direkte med felgen, men hittil har man ikke funnet noen passende bindemidler til dette formål, og selv om de fantes,, ville den forannevnte stående bølge allikevel dannes. En fullstendig forankring av dekkets sidevegger i felgen ville da føre til ytterst store skjærspennin-ger i dekkmaterialet i forbinfelse med bølgedannelsen og dermed hurtig materialtretthet og destrué.rihg av dekket. Derfor er det . fremdeles et stort behov for et ikke-pneumatisk dekk som lett kan monteres på og demonteres fra en vanlig hjulfelg, som kan ha den nødvendige bæreevne og den nødvendige polstring, uten at det danner seg en stående bølge av den ovenfor nevnte art, slik at øk-ning sv rullemotstanden og tilfeldig løsning av dekket fra felgen unngås.

Oppfinnelsen går i det vesentlige ut på at et dekk er utformet med en radialt utad vendende slitebane og med radialt og ut-ad i vinkel forløpende motsatt orienterte sidevegger som er i inngrep med hjulfelgen på sine radialt innadvenderide ytterpartier, hvor dekket er utført med radialt innover forløpende holdeflenser som er ført inn på den aksialt forløpende innerside av felgens holdeflenser, hvor mellomrommet mellom sideveggene er et indre hulrom. I dette indre hulrom finnes det et mønster av ribbeveg-ger eller skillevegger som holder holdeflensene og sideveggene i retning utover for å hindre at foldeflensene ruller av felgens holdeflenser og sikrer tilstrekkelig fleksibilitet i sideveggene og banen når den enkelte skillevegg eller ribbe passerer mellom felgen og bæreflaten. Disse mellomvegger tjener dessuten den funksjon å avbryte eller forhindre enhver tendens i dekket til å bygge opp en stående bølge når felgen med dekket ruller på et underlag.

Dekket kan omfatte et endeløst, elastisk ringbånd som strekker seg rundt omkretshulrommet og er i forbindelse med hver av de aksialt forløpende vegger for å støtte disse vegger mot utbuling når sideveggene og holdeflensene tvinges aksialt innover mot dem når disse utfører sin lastbærende funksjon. Også endeløse elastiske belter kan innsettes i holdeflensene for å samvirke med flensene og sideveggene og motvirke radial, ekspansjon utover av dekket under store rotasjonshastigheter og dermed motvirke at dekket løsner fra felgen.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av eksempler under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 er et perspektiv av et sykkelhjul e.l. med felgen og dekket gjennomskåret, fig. 2 viser i større målestokk et parti av dekket fra fig. 1, fig. 3 viser et parti av dekket sett radialt utover fra innersiden, og fig. 4 viser et tverrsnitt av en annen utførelse av dekket ifølge fig. 1. Fig. 5 viser et radialsnitt langs linjen 5-5 på fig. 2, fig. 6 er et sideriss av et parti av en annen utførelse av dekket, fig. 7 viser et tverrsnitt langs linjen 7-7 på fig. 6, fig. 8 viser et tverrsnitt av enda en utførelse av dekket ifølge oppfinnelsen, og fig. 9 er et tilsvarende tverrsnitt, av en ytterligere ut-førelse av dekket ifølge oppfinnelsen. Fig. 1 viser et ikke-pneumatisk dekk 10 utført i samsvar med oppfinnelsen innrettet til å monteres på et hjul, f.eks. et sykkelhjul 12 av vanlig utførelse, som har et sentralt nav 14 og eker 16 som holder felgen fast i forhold til navet. Som vist på fig. 2 har dekket 10 en ytre, radial slitebane 68 med en radialt utad vendende sliteflate 30 dg.banen forløper fra midten på skrå innover og utover sideveis i motsatte.retninger, slik at det er dannet to sidevegger 26 og 28, hvoretter banen er rettet radialt innover i form av to like overfor hverandre beliggende holdeflenser 20 hhv. 22. Slitebaneveggen 68, sideveggene 26 og 28 og holdeflensene 20 og 22 omgir et indre hulrom 36 som er oppdelt i et antall kammere eller segmenter ved hjelp av ettergivende, radialt forløpende skillevegger 40 som er anordnet med jevne mellomrom i omkretsretningen langs hulrommet 36 og ligger i adskilte aksialplan og samvirker med en sentralt anordnet, elastisk og radialt fremstikkende bærevegg 42 som strekker seg langs hele omkretsen. Dekket 10 er fortrinnsvis utført av en elastomer,såsom polyuretan, og har i avspent tilstand en omkretslengde på omtrent 90% av felgen

12, slik at dekket og bæreveggen 42 vil holdes i strukket tilstand på felgen som en enhet, slik at dekket,vil sitte fast på felgen. I holdeflensene 20 og 22 er fortrinnsvis innleiret elastiske korder 56 hhv. 58 av nylon som sikrer forankringskrefter til å holde dekket på felgen 12.

Dekket 10 kan.ha ulike utforminger, men det er viktig at dekket er hult, slik at det er dannet et omkretshulrom 36 og at de radiale skillevegger 40 er anbragt med jevne mellomrom og forbinder med sine motsatte ender holdeflensene 20,22 og sideveggene 26,28 forhindrer at dekket faller sammen når det utsettes for belastning gjennom felgen 12. Den sentrale'ringvegg 42 er hensikts-messig skjøtt sammen ved sin radialt sett ytre ende med slitebaneveggen 68 og strekker seg radialt frem til den ringflate som

•begrenser innerkantene av skilleveggene 40.

Fig 2 viser at ytterflåtene av sideveggene 26,28 heller radialt innover og aksialt utover og at deres innerste radialpar-tier danner vulster 41,43 avrundet innover slik at det er dannet skuldere 45,4 7 som vender radialt innover og som passer til vulstflensene 72,74 på felgen 12 (fig. 1 og 4). Fig. 2 viser også at innerrommet 36 i sitt radiale ytter-parti har motsatte ytterflater 44 ,46 som. forløper i vinkel aksialt utover og radialt innover of deretter er rettet i det vesentlige radialt innover for å danne motsatt anordnede sideflater 4 8 hhv. 50 som bestemmer innerflatepartiene av sideveggene 26,28 og hol-def lensene 22. Ved forming av dekket som er vist på fig. 2, benyttes for støping av dekket 10 støttestykker til å understøtte de elastiske korder 56,5 8 i formen som etterlater åpninger eller vinduer 60 i innerkantene 62 ,64 av holde flensene 20 ,22 , hvori kordene 56,58 kan sees. Da dette.spesielle trekk ikke utgjør noen viktig del av dekket ifølge oppfinnelsen, skal det ikke om-tales nærmere. Nylonkordene 56,58 har en strekkstyrke på ca.

2

20 kg/cm .

Selv om det minste antall skillevegger 40 som .er påkrevet for tilfredsstillende runksjonering av dekket, ikke er spesielt bestemt, viser utførte forsøk at for et konvensjonelt 27" sykkeldekk for en sykkel med 10 gir bør antall skillevegger 40 ikke være under 16.

Dekk av den ovenfor nevnte art med 16 jevnt fordelte skillevegger har vært prøvd med gode resultater og det antas at avstanden mellom skilleveggene på mindre enn 22,5°ville være for lite til å virke tilfredsstillende for et 27" sykkelhjul. Med en foretrukken utførelse er 72 slike skillevegger 40 anordnet i like stor avstand langs omkretsen av hulrommet 36, slik at avstanden blir på 6° og . det er dannet 72 kammere som er betegnet med .70. Kamrenes endevegger er dannet av skilleveggene 40 og kamrenes ytter-vegger av slitebaneveggen 68 og .sideveggene- 26 ,28 samt flensene 20,22. Med denne anordning er tre av skilleveggene 40 under bøye-belastning til. enhver tid når felgen er belastet med en standard-vekt på minst 25 kg eller mer.

Dekket 10 som er vist på fig. 4 og 5 er stort sett det samme som på fig. 1 bortsett fra at de motsatte sidevegger 26<1>, 28' ikke bare forløper aksialt utover og radialt innover fra slitebaneveggen 30<1>, men også har et utad konvekst midtparti og dessuten har vulster 41',4 3' ved sine radialt innad vendende kantpartier med noe mer krummet overflate og de tilsvarende greps skuldere 45',47' ved innerkantene. På yttersidene av holdeflensene 20', 22' er det utformet griperibber 52 hhv. 54 for inngrep med de respektive innerflater 76,78 av felgens vulstflenser 72,74.

Når det er ønskelig å montere et dekk ifølge oppfinnelsen på en vanlig sykkelfelg 12, er det bare nødvendig å fjerne et kon--, vensjonelt pneumatisk dekk og strekke et. dekk ifølge oppfinnelsen på felgen. Da dekket 10 for en 27" felg har bare en diameter på 24" når det er avlastet, er det nødvendig med betydelig strekk for å få montert dekket på felgen 12. Dette kan lett gjøres ved at holdeflensene 20,22 anbringes langs en side av felgen inne i vulstflensene 72,74 og deretter føres dekket opp på felgen over resten av felgens omkrets, idet man holder fast den allerede anbragte del av dekket på felgen. Dette kan gjøres ved at man fø-rer et flatt verktøy langs ytterkanten av vulstflensene 72,74

og dermed strekker hele dekket inklusive kordene 56,58 når verk-tøyet føres langs felgen 12.. Det er da viktig at kordene 56,58

i avspent tilstand har tilstrekkelig mindre omkrets enn omkretsen av de ytre kanter av vulstflensene 72,74, slik at disse ettergivende fastholder holdeflensene 20,22 inne i vulstflensene 72,74. En omkretslengde i avlastet tilstand på 90% av maksimallengde av vulstflensen er funnet brukbar for polyuretan med Shore hardhet 65 på A-skala, hvor en forlengelse mellom 7 og 10% vil finne sted etter monteringen på felgen 12.

Så snart dekket 10 er montert på felgen 12, er sykkelen ferdig til bruk. Når belastningen overføres gjennom navet 14, ekene 16 til felgen' 12 og dermed til dekket 10, vil belastningen virke på de respektive skuldere 45,4 7 langs innerkantene av sideveggene 26,28. Da sideveggene forløper på skrå aksialt utover og radialt innover, vil belastningen søke å utbule de midtre partier av sideveggene 26,28 aksialt utover.. Slik aksial utoverutbøyning av midtpartiene av sideveggene 26,28 vil motvirkes av skilleveg-genes 40 strekkstyrke når disse under rullingen passerer mellom felgen og underlaget. Da den elastiske vegg 42 er under betydelig strekkspenning, vil den holde midtpartiene av skilleveggene 40 i samme aksialplan som veggenes ytterpartier og dermed hindre utbuling eller forvridning av disse og dermed også hindre aksial innadbøyning av holdeflensene 20,22 som ellers kunne forårsake at disse trekkes vekk fra vulstflensene 72,74.

Forsøk har vist at skilleveggene 40 også har andre vikti-gere funksjoner enn å motstå tendensen i sideveggenes 26,2 8 midt-partier å"bøyes utover under belastning og å holde festeflensene 20,22 i anlegg med vulstflensene 72,74 på felgen 10. Selv om dette viktige trekk ikke er helt klatlagt, er det meget viktig når det gjelder å holde dekket 10 på felgen 12' når rotasjonshas-tigheten for dekket er stor. Forsøk med ikke-pneumatiske sykkelhjul o.l. har vist at det er en tendens i det belastede dekk til å falle sammen noe under passeringen av underlaget, slik at slite-banearealet utflates og danner det som vanligvis kalles såleav-trykk. Størrelsen av et slikt avtrykk eller det avflatede parti er direkte proporsjonal, med vekten som bæres av dekket og øker med dekkets fleksibilitet.. Følgen av slik nedflatning av dekket er at en svak utbuling dannes både foran og bak nedflatningen og dette fører igjen til en tendens i dekket til å skilles fra felgen særlig ved store hastigheter. Ved lavere hastigheter er ut-bulingene fremover og bakover symmetriske, men når et dreiemoment virker på hjulnavet 14 (fig. 1), blir utbulingen på baksiden av nedflatningen større enn på forsiden, slik- at rullemotstanden blir større og dekkets virkningsgrad mindre. Utbulingen foran nedflatningen, som vanligvis kalles en "stående bølge", har i de tidligere kjente dekk ofte resultert i at dekket skilte seg fra felgen, hvilket ofte førte til utilsiktet demontering av dekket fra felgen. Dette problem er løst ved hjelp av dekket ifølge søknaden.

Skilleveggene 40 avbryter dannelsen av den stående bølge når de passerer mellom felgen og underlaget, slik at dekkets ten dens til å fly av hjulet ved store hastigheter elimineres. Grun-nen til at skilleveggene 40 reduserer og til og med eliminerer dannelsen av slike . stående bølger er ikke forstått helt ut, men. det antas at motstanden i aksialretningen som frembringes av skilleveggene,"hindrer utflatningen av sideveggene 2 6,28 og dermed forhindrer at polyuretanmaterialet kan forflyttes langs dekket fremover og bakover i forhold til nedflatningen (kontaktstedet med bakken). Dermed kan den stående bølge ikke dannes og dekket kan ikke kastes.av felgen.

Av fig. 4 vil fremgå at den sentrale omkretsvegg 42 bin-der de midtre partier av skilleveggene 40 sammen og samvirker med sideveggene 26',28' for dannelse av individuelle torsjonsbokser som forøker understøttelsen av felgen 12. Ringveggens 4 2 lengste dimensjon sett i tverrsnitt befinner.seg rett under belastningen og ringveggen kan da samvirke med sideveggene 26',28' og skilleveggene 40 og motvirker at slitebaneveggen 68' bøyes radialt innover.

Når dekkflaten 30' utsettes for en sidekraft L (fig. 4), vil sideveggene 26',28' bøyes og omkretsveggen 42 vil bøyes ut av vertikalplanet 80, slik at trykkreftene C vil bøye ringveggen 42 enda mer med den følge at avstanden vil reduseres mellom side-kraftens L angrepspunkt og korden 58' på•yttersiden av den kurve som rundes med sykkelen. Derved reduseres lengden av vektarmen

mellom sidekraften L og korden 58' og derved også kraften som sø-ker å strekke korden 58' slik at faren for at korden forlenges og utvides til en større dimensjon enn .vulstflensens 74 unngås. Dermed forhindres at holdeflensen 22 kan skli over vulstflensen 74 på felgen. Dekkets tendens til å flates ned er nå avhengig av. fleksibiliteten av det materiale som benyttes til fremstilling av dekket. Polyurétan foretrekkes for et dekk som vist på fig. 4 materialhardhet på 75 Shore A-skala. For andre dekkprofiler med mindre avstand mellom felgen og sliteflaten 30 kan hardheten så lav som 65 Shore A-skala være å foretrekke.

Dekket som er vist på fig. 6, ligner dekket ifølge fig. 1-5 bor.tsett fra at det omfatter ytre ribber 8.4 (fig. 7) som ikke bare bidrar til å øke motstanden mot sammenfall av sideveggene 2 6,28, men som også forbedrer trekkevnen på dekket når sykkelen beveger seg i bløtt terreng og under kurvetagning. Ribbene 84 er utformet konvekse utover, slik at de dermed forsterker avstiv-nings virkningen for sideveggene 2 6,28 og forhindrer at disse

faller sammen under store påkjenninger.

Fig. 8 viser et dekk 90 som ligner dekket ifølge fig. 1-5 bortsett fra at dekkprofilen er noe lavere, dvs. at avstanden mellom felgen og slitebaneflaten 92 er mindre og at det er dannet gripeskuldre for vulstf lensene 114,1.66 på sykkelfelgen 115. Dek--ket 90 omfatter en radialt utad vendende slitebanevegg. 92 og er utformet med radialt innover og aksialt utover bøyde sidevegger

94 som slutter ved sine aksialt innad vendende kanter med innover rettede midt i kantpartiene anbragte spor som passer over ytter-kantene av felgens vulstflenser 114,116, idet de selv er omgitt av holdeflenser 98,100,102 og 104.Dekkets kantpartier er utstyrt med innleirede, elastiske korder 106,10 8,110,112 som strekker seg langs de respektive holdeflenser og motvirker utvidelsen av dekket og eventuell avkastning av samme. Skilleribber eller skillevegger 122 virker på lignende måte som veggene 40 og ringveggen

144 kan sammenlignes med den sentrale ringvegg 42 fra utførelsen ifølge fig. 4.

Alt i alt ligner dekket ifølge fig. 8 på. dekket ifølge fig. 1-5 bortsett fra at profilen er lavere og at dekket har indre og ytre holdeflenser med innleirede korder og med spor mellom flensene.

Dekket ifølge fig. 9 ligner dekket ifølge fig. 4 bortsett fra at det omfatter en sentral ringvegg 131 som strekker seg innover utenfor eller rettere sagt innenfor de indre kanter av side-flensene 20',22' og har forøket tverrsnitt ved innerkanten, slik at det er dannet en ringformet kanal 133 med en stiv metallkord

135 i det vulstaktige kantparti. De radiale skillevegger 137- er anordnet med jevne mellomrom som forklart ovenfor, men har en på skrå mot midten og innover forløpende innerkant mellom flensene 20',22' og det indre kantparti av ringveggen 131.

Av ovenstående vil fremgå at det ikke-pneumatiske dekk ifølge oppfinnelsen er av hul utførelse, hvilket reduserer bruken av petroleumbasisprodukter som benyttes i polyuretan som dekket kan fremstilles av, og at dekket oppfører seg på en måte som kan sammenlignes med et pneumatisk dekks oppførsel samtidig som dekket er uten de svakheter som man vanligvis forbinder med ikke-pneumatiske dekk, særlig med hensyn til utilsiktet demontering samt rullemotstand.

Claims (14)

1. Ikke-pneumatisk dekk av den art som skal monteres på en felg utformet med aksialt adskilte, ringformede festeflenser og omfattende en ettergivende, periferisk slitebanevegg som har en radialt utad vendende sliteflate eller såleflate, to aksialt adskilte, ettergivende, elastiske sidevegger som går radialt innover fra slitebaneveggen for inngrep ved sine radialt sett innerste partier med felgens festeflenser, hvilke slitebane- og sidevegger samvirker.for dannelse av et i omkretsretningen forløpende hulrom, et par aksialt adskilte holdeflenser som rager radialt innover fra de respektive sidevegger for innføring mellom dem av i aksialretningen sett innersider av felgens festeflenser,karakterisert vedat dekket omfatter et antall radialt fremstikkende, ettergivende skillevegger anordnet i like stor' innbyrdes avstand langs hulrommets omkrets og som forløper aksialt mellom sideveggene og forbinder disse ved sine. motsatte kantpar tier, slik at dekket kan monteres på felgen med holdeflensene anbragt mellom felgens festeflenser og slik at når felgen utsettes for belastning,mens dekket ruller på et underlag, vil skilleveggene i rekkefølge passere mellom felgen og underlagsflaten og vil samvirke med sideveggene for å bære belastningen og dempe belast-ningspåkjenningen..

2. Dekk ifølge krav 1,karakterisert vedat det omfatter endeløse, elastiske korder som er innleiret i holdeflensene og hvis omkretslengde i avspent tilstand er mindre enn omkretslengden av felgens festeflenser for å holde holdeflensene låst bak festeflensene.

3. Dekk ifølge krav 1 eller 2,karakterisertved at dekkveggene og skilleveggene er utført i ett.

4. Dekk ifølge krav 1,2 eller 3,karakterisertved at avstanden mellom skilleveggene er på omkring 6%.

5. Dekk ifølge et eller flere av kravene 1-4,karakterisert vedat de radialt innerste endepartier av sideveggene har en omkretslengde i avspent tilstand på omkring 90% av fes-teflensenes.

6.. Dekk ifølge et eller flere av kravene 1-5,karakterisert vedat skilleveggene er ved sine aksialt ytterste ender forbundet med sideveggene og ved sine radialt ytterste ender med slitebaneveggen.

7. ' Dekk ifølge et eller flere av kravene 1-6,karakterisert vedat dekket er utført med en bøyelig, ettergivende, ringformet radialvegg anordnet sentralt mellom sideveggene og i forbindelse med alle skillevegger og i forbindelse med slitebaneveggen langs hele omkretsen.

8. Dekk ifølge krav 7,karakterisert vedat dekkveggene, skilleveggene og omkretsveggen er av polyuretan.

9. Dekk ifølge et eller flere av kravene 1-8, innrettet til å bære en forutbestemt belastning,karakterisert vedat skilleveggene er skilt i omkretsretningen med en avstand som er slik at den forutbestemte belastning vil tvinge i det minste to av skilleveggene til å bøye seg når de passerer mellom felgen og underlaget (kjørebanen).

10. Dekk ifølge et eller flere av kravene 1-9,karakterisert vedat sideveggene er ved sine radialt sett innerste partier utformet med skuldre for anlegg mot de radialt ytterste partier av de respektive felgfesteflenser.

11. Dekk ifølge et eller flere av kravene 1-10,karakterisert vedat slitebaneveggen er vesentlig smalere i aksialretningen enn avstanden mellom festeflensene og at sideveggene forløper på skrå radialt innover og aksialt utover fra slitebaneveggen for dannelse av et i det vesentlige V-formet tverrsnitt.

12. Dekk ifølge .et eller flere av kravene 1-11,karakterisert vedat elastiske korder er innleiret i sideveggene og har i avspent tilstand mindre omkretslengde em av felgens festeflenser.

13. Dekk ifølge et eller flere av kravene 7-12,karakterisert vedat en periferisk kord er innleiret i det radialt sett innerste parti av den ringformede omkretsvegg og at korden har mindre ettergivenhet enn veggen.

14. Dekk ifølge krav 11,12 eller 13,karakterisertved at korden er uelastisk.