PL183253B1

PL183253B1 - Opona ze zbrojeniem o osnowie promieniowej

Info

Publication number: PL183253B1
Application number: PL97328507A
Authority: PL
Inventors: André Colom
Original assignee: Michelin & Cie
Priority date: 1996-02-20
Filing date: 1997-02-11
Publication date: 2002-06-28
Also published as: JP2000513670A; FR2744955B1; CN1077516C; KR100436949B1; CN1211217A; KR19990087050A; HU220651B1; CA2247086C; ES2138443T3; HUP9900524A2; BR9707578A; DE69700657D1; FR2744955A1; PL328507A1; EP0883502A1; DE69700657T2; WO1997030857A1; EP0883502B1; CA2247086A1; JP4086899B2

Abstract

1. Opona ze zbrojeniem o osnowie promie- niowej, majaca zbrojenie wierzcholkowe zawieraja- ce co najmniej dwa wierzcholkowe podklady robo- cze z nierozciagliwych linek, skrzyzowane jeden podklad z kolejnym tworzac z kierunkiem obwodo- wym katy zawarte miedzy 10° i 45°, znamienna tym, ze przy braku zupelnym podkladu uformowa- nego z nierozciagliwych linek tworzacego z kierun- kiem obwodowym kat wiekszy od 45°, podklad dodatkowy (33), ciagly osiowo, uksztaltowany z elementów metalowych zorientowanych mniej wie- cej równolegle do kierunku obwodowego, jest polo- zony promieniowo miedzy podkladami roboczymi (32, 34), ma szerokosc osiowa L3 3 co najmniej rów- na 50% maksymalnej szerokosci osiowej S0 osnowy zbrojenia i co najmniej równa 1,05 razy szerokosci osiowej najszerszego wierzcholkowego podkladu roboczego L3 2 , L3 4 , przy czym linki podkladu dodat- kowego (33) maja wieksza srednice od srednicy linek podkladów roboczych (32,34). PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest opona ze zbrojeniem o osnowie promieniowej umocowanym w każdej stopce do co najmniej jednej drutówki, i zawierająca zbrojenie wierzchołkowe utworzone przez co najmniej dwa podkłady zwane roboczymi, układane i formowane z drutów lub linek równoległych między sobą w każdym podkładzie i skrzyżowanych jeden podkład z drugim tworząc z kierunkiem obwodowym opony kąty najwyżej równe 45° w wartości bezwzględnej.

Zgłoszenie francuskie FR 94/15 736, nie publikowane dotychczas, dotyczy opony takiej jak opisana powyżej, a szczególnie opony typu Samochody ciężarowe, której stosunek wysokości na obręczy H do maksymalnej szerokości osiowej S jest najwyżej równy 0,60. Wymienione zgłoszenie zaleca, w celu polepszenia trwałości zbrojenia wierzchołkowego takiej opony, jak również prawidłowości zużycia jej bieżnika, budowę zbrojenia wierzchołkowego

183 253 charakteryzującą się obecnością ułożonego w tym zbrojeniu podkładu ciągłego osiowo z nierozciągliwych linek tworzących z kierunkiem obwodowym opony kąt co najmniej równy 60°, oraz podkładu z metalowych elementów zorientowanych mniej więcej równolegle do kierunku obwodowego, położonego promieniowo między dwoma wierzchołkowymi podkładami roboczymi.

Taka budowa ma na celu obniżenie temperatur pracy panujących na brzegach podkładów roboczych, szerokość podkładu dodatkowego z linek obwodowych jest mniejsza jak szerokości podkładów roboczych.

Patent amerykański US 4 688 615 opisuje zbrojenie wierzchołkowe opony radialnej złożone z pierwszego pokładu włókien i z drugiego pokładu włókien utworzonych z równoległych do siebie w każdym pokładzie linek, krzyżujących się z jednego pokładu na następny w taki sposób, że tworzą z kierunkiem kołowym opony kąt, który mógłby się zawierać między 5 a 60°. Pomiędzy tymi pokładami umieszczony jest trzeci pokład linek ułożonych kołowo. Linki te mają średnicę niemal równą średnicy linek pierwszego i drugiego pokładu oraz wykonane są z materiału mającego wytrzymałość na rozciąganie słabszą od wytrzymałości materiału, z którego wykonane są linki pierwszego i drugiego pokładu, co nadaje temu trzeciemu pokładowi wytrzymałość na najmniejsze rozciąganie i większą rozciągliwość od każdego z pokładów o skrzyżowanych kablach, ten trzeci pokład jest ponadto szerszy od najszerszego pokładu kabli ułożonych pod kątem.

Obniżenie temperatur pracy w oponach jest także troską większości wytwórców opon dla samochodów ciężarowych niezależnie od stosunku kształtu H/S, a badania zgłaszającego doprowadziły go do poszukania rozwiązania całkiem skutecznego jak również ekonomicznego.

Opona ze zbrojeniem o osnowie promieniowej, zgodnie z wynalazkiem, i mająca zbrojenie wierzchołkowe zawierające co najmniej dwa wierzchołkowe podkłady robocze z nierozciągliwych linek, skrzyżowane jeden podkład z drugim, tworząc z kierunkiem obwodowym kąty zawarte między 10° i 45°, charakteryzuje się tym, że przy braku zupełnym podkładu uformowanego z nierozciągliwych linek tworzącego z kierunkiem obwodowym kąt większy od 45°, podkład dodatkowy, ciągły osiowo, ukształtowany z elementów metalowych zorientowanych mniej więcej równolegle do kierunku obwodowego, jest położony promieniowo między podkładami roboczymi, ma szerokość osiową co najmniej równą 50% maksymalnej szerokości osiowej S_o osnowy zbrojenia i co najmniej równą 1,05 razy szerokość osiowa najszerszego wierzchołkowego podkładu roboczego. Linki podkładu dodatkowego mają większą średnicę od średnicy linek pokładów roboczych.

Korzystnie, podkład dodatkowy ma szerokość osiową co najmniej równą 1,1 razy szerokość najszerszego wierzchołkowego podkładu roboczego.

Stwierdzono, że nie tylko wymieniony i zastrzeżony układ pozwala na zysk w zakresie temperatury pracy bez konieczności podkładu zwanego trójkątowanym, ale, ponadto i w sposób nieoczekiwany, pozwala on na podniesienie współczynnika bezpieczeństwa linek podkładu dodatkowego, przy czym współczynnik bezpieczeństwa linki jest stosunkiem jej siły zerwania przy napinaniu do maksymalnej siły rozciągającej, której jest ona poddana w czasie pracy w toczącej się oponie. Przy stałym współczynniku bezpieczeństwa, ciężar i cena podkładu dodatkowego mogą być korzystnie zmniejszone.

Sposobem korzystnym jest stosowanie podkładu dodatkowego z elementów obwodowych, szczególnie odpowiednie jest to w oponach o stosunku kształtu H/S co najmniej równym 0,70, polegające na nadawaniu pierwszemu wierzchołkowemu podkładowi roboczemu krzywizny południkowej mniej więcej równej krzywiźnie południkowej leżącej pod spodem osnowy zbrojenia, tak aby można go położyć równolegle do tej osnowy zbrojenia bez wkładania profili. Podkład dodatkowy jest wówczas przewidziany z krzywizną mniej więcej zerową i jest oddzielony od pierwszego podkładu roboczego przez przystosowane profile, w kształcie mniej więcej trójkątnym.

Przez linkę nierozciągliwą rozumie się linkę, na przykład stalową, która ma wydłużenie względne mniejsze od 0,5% mierzone przy 25% obciążenia zrywającego.

183 253

Elementami metalowymi zorientowanymi mniej więcej równolegle do kierunku obwodowego są elementy, które tworzą z tym kierunkiem kąty zawarte w przedziale +2,5°, -2,5° wokół 0°.

Elementami wzmocnienia podkładu dodatkowego mogą być linki metalowe nierozciągliwe nadające temu podkładowi sztywność rozciągania przy działaniu bardzo podwyższonej siły rozciągającej począwszy od małych wydłużeń. Liniowa sztywność rozciągania podkładu dodatkowego może być zawarta między 0,3 i 1,3 razy sztywność liniowa podkładu roboczego zbrojenia wierzchołkowego.

Liniowa sztywność rozciągania podkładu z elementów wzmocnienia wynikająca z siły rozciągającej, działającej zgodnie z kierunkiem tych elementów na jednostkę szerokości podkładu, konieczna dla uzyskania danego wydłużenia względnego ε, może wyrażać się wzorem R = dF/de, gdzie R jest sztywnością rozpatrywanego podkładu, dF/ds pochodną siły rozciągającej w odniesieniu do wydłużenia względnego, i s jest równe 0,5%, lub przez wzór R = 1/p.dF/dc, gdzie p jest odstępem między elementami wymienionego podkładu a dF/ds pochodną siły rozciągania, przypadającą na element w odniesieniu do wydłużenia względnego.

W ramach powyższego, podkład dodatkowy może być uformowany z linek stalowych ciągłych zwanych półsprężystymi, to znaczy linek mających wydłużenia względne do zerwania zawarte między 2% i 6%. Linki te pozwalają uzyskać poziom sztywności zdolny do harmonijnego rozdziału naprężenia obwodowego między wierzchołkowymi podkładami roboczymi i podkładem dodatkowym. Wymienione linki są korzystnie tak zwane dwumodułowe, to znaczy mają charakterystykę, naprężenie rozciągające w funkcji wydłużenia względnego, o małych pochyleniach dla małych wydłużeń oraz o pochyleniu mniej więcej stałym i dużym dla wydłużeń większych. Moduł przed utwardzaniem bardzo niski, dla wydłużeń niniejszych od 2%, pozwala zwiększyć rozwinięcie obwodowe podkładu dodatkowego podczas utwardzania opony.

Podkład dodatkowy może także być uformowany z linek stalowych zorientowanych obwodowo i ciętych tak aby uformować odcinki o długości dużo mniejszej od długości obwodowej podkładu, przerwy między odcinkami są obwodowo przesunięte jedne w odniesieniu do drugich. Taka metoda wykonania pozwala na nadawanie, w sposób zwykły, podkładowi dodatkowemu wymaganej sztywności, mniejszej od sztywności podkładu wykonanego z tych samych linek nie dzielonych.

Korzystnie, linki stosowane w podkładzie dodatkowym mają średnicę większą od średnicy linek używanych w podkładach roboczych.

Zbrojenie wierzchołkowe, zgodnie z wynalazkiem, jest korzystnie uzupełnione przez podkład wierzchołkowy zwany ochronnym, uformowany z metalowych sprężystych linek stalowych zorientowanych w odniesieniu do kierunku obwodowego pod kątem mniej więcej równym kątowi utworzonemu przez linki wierzchołkowego podkładu roboczego położonego promieniowo najbardziej na zewnątrz, i którego szerokość osiowa jest co najmniej równa szerokości osiowej podkładu roboczego położonego promieniowo najbardziej na zewnątrz.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania, na na rysunku, na którym przedstawiono schematycznie, w przekroju południkowym, zbrojenie wierzchołkowe.

Opona P, o wymiarach 3/5/80 R 22.5 X, ma stosunek kształtu H/S równy 0,8, gdzie H jest wysokością opony P na jej obręczy montażowej i S jest jej maksymalną szerokością osiową Wymieniona opona P zawiera zbrojenie o osnowie promieniowej 1 umocowane w każdej stopce do co najmniej jednej drutówki tworząc zawinięcie, i uformowane z jednego pojedynczego podkładu z linek metalowych. Zbrojenie / jest obciśnięte przez zbrojenie wierzchołkowe 3, uformowane promieniowo od wewnątrz na zewnątrz. Linki z podkładu osnowy i podkładu roboczego i z pierwszego wierzchołkowego podkładu roboczego 32 uformowanego z nierozciągliwych metalowych linek stalowych są oddzielone przez stałą grubość mieszanki kauczukopodobnej. Są one zorientowane pod kątem a, równym w przedstawionym przypadku 22°, promieniowo przyległe i równoległe do osnowy zbrojenia 1. Krzywizna południkowa 1/r jest mniej więcej równa krzywiźnie południkowej 1/r, osnowy zbrojenia 1 leżącej pod spodem.

183 253

Z nałożonego na pierwszy wierzchołkowy podkład roboczy 32, podkładu dodatkowego 33 uformowanego z nierozciągliwych metalowych elementów stalowych o długości obwodowej mniej więcej równej 1/6 długości obwodowej podkładu 33, wymienione elementy są zorientowane pod kątem 0°, brzegi osiowo zewnętrzne pierwszego wierzchołkowego podkładu roboczego są oddzielone od podkładu dodatkowego 33 z elementami obwodowymi przez profile 4 o przekroju mniej więcej trójkątnym, o grubości e2 kauczuku między podkładem 32 i podkładem 33, mierzonej na poziomie zakończenia osiowo zewnętrznego podkładu 32 i równej mniej więcej 2 mm.

Następnie z drugiego wierzchołkowego podkładu roboczego 34 uformowanego z linek metalowych identycznych jak w pierwszym podkładzie 32, i tworzących z kierunkiem obwodowym kąt β, przeciwległy do kąta a i, w przedstawionym przypadku, równy wymienionemu kątowi a 22°, (ale mogący być różnym od kąta α) ;

- i wreszcie z ostatniego podkładu 35 z metalowych linek stalowych sprężystych, zorientowanych w odniesieniu do kierunku obwodowego pod kątem 0 w tym samym kierunku jak kąt β i równym wymienionemu kątowi β, (ale mogący być różnym), ten ostatni podkład jest podkładem zwanym ochronnym, a linki sprężyste są linkami mającymi przy zerwaniu wydłużenie względne co najmniej równe 4%.

Szerokość osiowa L₃2 pierwszego podkładu roboczego 32 jest równa 0,50 razy maksymalna szerokość osiowa S_o ze średniego włókna osnowy zbrojenia 1, to jest 160 mm, co jest dla opony o zwykłym kształcie bardzo niska w stosunku do szerokości bieżnika, który jest równy, w rozpatrywanym przypadku 235 mm. Szerokość osiowa L₃₄ drugiego podkładu roboczego 34 jest równa szerokości L₃₂. Szerokość osiowa L₃₃ podkładu dodatkowego 33 jest równa 190 mm, co stanowi 0,6 S0. Faktycznie, szerokość L₃₃ podkładu dodatkowego 33 jest dużo większa od szerokości L₃₂ (L₃₄) najszerszego podkładu roboczego. Ostatni podkład wierzchołkowy 35, ochronny, ma szerokość L₃₅ bardzo niewiele większą od szerokości L34 wierzchołkowych podkładów roboczych, to jest 165 mm.

Liniowa sztywność rozciągania podkładu roboczego 32, lub podkładu roboczego 34, identyczna w niniejszym przypadku, ponieważ utworzone z tych samych metalowych linek stalowych 9.28 nie wzmacnianych, nierozciągliwych i ciągłych na całej szerokości podkładu, linek położonych z tym samym odstępem, to znaczy z tą samą odległością między linkami (mierzoną prostopadle do linek), jest korzystnie wyższa od 4000 daN/mm przy 0,5% względnego wydłużenia, a w rozpatrywanym przypadku równa 5500 daN/mm. Podkład dodatkowy 33 ma sztywność rozciągania przy wydłużeniu względnym 0,5% równą 0,91 razy sztywność wierzchołkowego podkładu roboczego i w rozpatrywanym przypadku, podkład 33 jest uformowany z metalowych linek stalowych 27.23 nie wzmacnianych, ciętych na odcinki, których długość obwodowa jest równa 17% długości obwodowej podkładu, co mu nadaje sztywność rozciągania przy wydłużeniu względnym 0,5% równą 5000 daN/mm.

Podkład dodatkowy 33 może być również utworzony z linek tak zwanych dwumodułowych. Pewna sprężystość podkładu 33 wykorzystywana jest tylko podczas kształtowywania opony w formie wulkanizacyjnej, linka może być zastosowana o niskim module stycznym rozciągania, na przykład najwyżej równym 1000 daN/mm2, pochodzącym z 1% wydłużenia względnego i tego samego rodzaju module, na przykład powyżej 8000 daN/mm2 przy wydłużeniu względnym większym od 2%.

Opona, przedstawiona według drugiej odmiany, była badana pod obciążeniem 4000 kg przy ciśnieniu napompowania 8,5 barów i przy prędkości 100 km/h. Pomiary temperatury na końcach wierzchołkowych podkładów roboczych wykazują korzyść, w zakresie temperatury pracy, mogącą osiągnąć 25°, co jest nieoczekiwane, ze względu na podwyższone temperatury osiągane w tych rejonach powyżej 100°.

183 253

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.· Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Opona ze zbrojeniem o osnowie promieniowej, mająca zbrojenie wierzchołkowe zawierające co najmniej dwa wierzchołkowe podkłady robocze z nierozciągliwych linek, skrzyżowane jeden podkład z kolejnym tworząc z kierunkiem obwodowym kąty zawarte między 10° i 45°, znamienna tym, że przy braku zupełnym podkładu uformowanego z nierozciągliwych linek tworzącego z kierunkiem obwodowym kąt większy od 45°, podkład dodatkowy (33), ciągły osiowo, ukształtowany z elementów metalowych zorientowanych mniej więcej równolegle do kierunku obwodowego, jest położony promieniowo między podkładami roboczymi (32, 34), ma szerokość osiową L₃₃ co najmniej równą 50% maksymalnej szerokości osiowej S_o osnowy zbrojenia i co najmniej równą 1,05 razy szerokości osiowej najszerszego wierzchołkowego podkładu roboczego L₃₂, L₃₄, przy czym linki podkładu dodatkowego (33) mają większą średnicę od średnicy linek podkładów roboczych (32,34).
2. Opona według zastrz. 1, znamienna tym, że szerokość L33 podkładu dodatkowego (33) jest co najmniej równa 1,1 razy szerokości osiowej najszerszego wierzchołkowego podkładu roboczego .
3. Opona według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwszy wierzchołkowy podkład roboczy (32) ma krzywiznę południkową 1/r mniej więcej równą, krzywiźnie południkowej 1/r, osnowy zbrojenia (1) leżącej pod spodem i jest położony równolegle do osnowy zbrojenia (1), zaś profile (A) są umieszczone między brzegami podkładu roboczego (32) i podkładu dodatkowego (33), którego krzywizna jest mniej więcej zerowa.
4. Opona według zastrz. 1, znamienna tym, że zbrojenie wierzchołkowe (3) zawiera ponadto podkład ciągły (35), zwany ochronnym, położony promieniowo powyżej ostatniego podkładu roboczego (34), ukształtowany z metalowych linek sprężystych, i którego szerokość osiowa L35 jest co najmniej równa szerokości osiowej L34 podkładu roboczego najbardziej zewnętrznego.
5. Opona według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że podkład dodatkowy (33) jest ukształtowany z nierozciągliwych metalowych linek stalowych, ciętych tak aby uformować odcinki o długości dużo mniejszej jak obwód podkładu, przerwy między odcinkami są osiowo przesunięte jedne w odniesieniu do drugich.
6. Opona według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że podkład dodatkowy (33) jest ukształtowany z metalowych linek stalowych ciągłych, mających, przed utwardzeniem, charakterystykę przedstawiającą naprężenia rozciągające w funkcji wydłużenia względnego, o małych pochyleniach dla małych wydłużeń oraz o pochyleniu mniej więcej stałym i dużym dla wydłużeń większych.