PL183255B1 - Opona o osnowie promieniowej ze zbrojeniem wierzchołkowym do samochodu ciężarowego - Google Patents

Abstract

1. Opona o osnowie promieniowej ze zbroje- n iem wierzcholkowym do samochodu ciezarowego o stosunku ksztaltu H/S co najmniej równym 0,50, przy czym zbrojenie wierzcholkowe sklada sie z co najmniej dwóch wierzcholkowych podkladów z nierozciagliwych linek metalowych, skrzyzowa- nych jeden podklad z kolejnym tworzac z kierun- kiem obwodowym k a t a , ß zawarte miedzy 10° i 45° o szerokosci L31 i L3 3 podkladu wierzcholko- wego zwanego ochronnym uformowanego z meta- lowych sprezystych linek stalowych zorientowanych w odniesieniu do kierunku obwodowego pod katem ? w tym samym kierunku co kat ß linek podkladu roboczego prom ieniowo najbardziej zewnetrznego szerokosci L3 4 podkladu dodatkowego ciaglego osiowo i uformowanego z metalowych elementów wzmocnienia zorientowanych zasadniczo równole- gle do kierunku obwodowego, podklad jest polozo- ny powyzej podkladu roboczego promieniowo naj- blizszego osnowy zbrojenia, przy wylacznym wyste- powaniu podkladu wierzcholkowego uformowanego z tych elementów metalowych tworzacych z kierun- kiem obwodowym kat wiekszy od 45°, znamienna tym, ze szerokosc osiowa L3 4 podkladu ochronnego (34) jest wieksza od szerokosci osiowej L32............ PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest opona o osnowie promieniowej ze zbrojeniem wierzchołkowym do samochodu ciężarowego. Zbrojenie o osnowie promieniowej jest umocowane w każdej stopce do co najmniej jednej drutówki. Ponadto opona zawiera zbrojenie wierzchołkowe utworzone przez co najmniej dwa podkłady zwane roboczymi, ułożone i uformowane z elementów wzmocnienia, równoległe między sobą w każdym podkładzie i skrzyżowane jeden podkład z kolejnym tworząc z kierunkiem obwodowym opony kąty najwyżej równe 40° w wartości bezwzględnej.

183 255

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.

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 na 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 charakteryzującą się obecnością ułożonego w tym zbrojeniu podkładu, ciągłego osiowo, uformowanego z metalowych nierozciągliwych elementów wzmocnienia, 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 pozwala uzyskać lepszą wytrzymałość na rozdzielanie między podkładami roboczymi, jak również lepszą wytrzymałość zmęczeniową linek osnowy zbrojenia, położonych poniżej zbrojenia wierzchołkowego utworzonego w ten sposób. Szerokość osiowa podkładu dodatkowego z obwodowych' elementów wzmocnienia może być mniejsza jak szerokości podkładów roboczych.

Temperatury robocze, w oponach o stosunku kształtu co najmniej równym 0,5, nie są bez znaczenia, zatem badania zgłaszającego doprowadziły do poszukania rozwiązania bardziej skutecznego z punktu widzenia termicznego i ekonomicznego.

W celu polepszenia trwałości zbrojeń wierzchołkowego i osnowy leżącej poniżej w oponie, bez stosowania podkładu wierzchołkowego uformowanego z metalowych linek bardzo mocno nachylonych w odniesieniu do kierunku obwodowego opony i położonego promieniowo powyżej osnowy zbrojenia, niniejszy wynalazek podaje rozwiązanie bardziej ekonomiczne aniżeli przedstawione w podanym wyżej zgłoszeniu francuskim.

Opona o osnowie promieniowej ze zbrojeniem wierzchołkowym do samochodu ciężarowego o stosunku kształtu H/S co najmniej równym 0,50, przy czym zbrojenie wierzchołkowe składa się z co najmniej dwóch wierzchołkowych podkładów z nierozciągliwych linek metalowych, skrzyżowanych jeden podkład z kolejnym tworząc z kierunkiem obwodowym kąty α β zawarte między 10° i 45° o szerokości L31 i L33 podkładu wierzchołkowego zwanego ochronnym uformowanego z metalowych sprężystych linek stalowych zorientowanych w odniesieniu do kierunku obwodowego pod kątem φ w tym samym kierunku co kąt β linek podkładu roboczego promieniowo najbardziej zewnętrznego szerokości L34 podkładu dodatkowego ciągłego osiowo i uformowanego z metalowych elementów wzmocnienia zorientowanych zasadniczo równolegle do kierunku obwodowego, podkład jest położony powyżej podkładu roboczego promieniowo najbliższego osnowy zbrojenia, przy wyłącznym występowaniu podkładu wierzchołkowego uformowanego z tych elementów metalowych tworzących z kierunkiem obwodowym kąt większy od 45°, według wynalazku charakteryzuje się tym, że szerokość osiowa L34 podkładu ochronnego jest większa od szerokości osiowej L32 podkładu dodatkowego metalowych elementów stalowych będących poniżej szerokości osiowej L33 podkładu roboczego promieniowo najbardzej zewnętrznego, przy czym liniowa sztywność wyraża się wzorem R = df/dc wydłużenia na jednostkę szerokości podkładu dodatkowego w stosunku do sumy wydłużeń liniowych wszystkich pozostałych podkładów zbrojenia wierzchołkowego i jest zawarta między 0,35 i 0,70 F będącej siłą rozciągania na jednostkę szerokości podkładu, a ε wydłużeniem względnym równym 0,5%.

183 255

W sposób korzystny, tak z punktu widzenia technicznego jak i ekonomicznego, wartość tego stosunku jest uzyskiwana przez stosowanie, w podkładzie tak zwanym dodatkowym, metalowych elementów stalowych o większej średnicy jak średnica metalowych linek stalowych formujących podkłady robocze.

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

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°.

Liniowa sztywność rozciągania podkładu z elementów wzmocnienia wynikająca z siły rozciągającej, działającej zgodnie z kierunkiem linek na jednostkę szerokości podkładu, konieczna dla uzyskania danego wydłużenia względnego ε, może wyrażać się wzorem R = dF/dc, gdzie Rjest sztywnością rozpatrywanego podkładu, dF/dc 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/dc pochodną siły rozciągającej działającej na element w stosunku 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 mniejszych od 2%, pozwala zwiększyć rozwinięcie obwodowe podkładu dodatkowego podczas utwardzania opony.

Podkład dodatkowy może także być uformowany z metalowych linek stalowych zorientowanych obwodowo i ciętych tak, aby utworzyć 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, jakakolwiek ona będzie.

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 równym kątowi utworzonemu przez linki wierzchołkowego podkładu roboczego położonego promieniowo najbardziej na zewnątrz, i którego szerokość osiowa jest większa od szerokości osiowej podkładu dodatkowego z metalowych elementów stalowych pozostając jednak mniejszą od szerokości osiowej podkładu roboczego położonego promieniowo najbardziej na zewnątrz.

Cechy charakterystyczne i zalety wynalazku są przedstawione w przykładzie wykonania, na którym jedyna figura pokazuje schematycznie, w przekroju południkowym, zbrojenie wierzchołkowe zgodnie z wynalazkiem.

Opona P, o wymiarach 315/80 R 22.5, 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, uformowane z jednego pojedynczego podkładu z metalowych linek stalowych, umocowane w każdej stopce do co najmniej jednej drutówki tworząc zawinięcie. Zbrojenie 1 jest obciśnięte przez zbrojenie wierzchołkowe 3, uformowane promieniowo od wewnątrz na zewnątrz:

- z pierw szego wierzchołkowego pogkładu roboczego :31, uformofoaneoo z nierz zciągliwych metalowych linek stalowych, zorientowanych pod kątem a równym 22°, i którego część środkowa jest równoległa do osnowy zbrojenia 1, linki odpowiednio podkładu osnowy i podkładu roboczego są oddzielone przez jedynie grubości kalandrowania, części boczne są oddzielone od osnowy zbrojenia przez prufilo kauczukowe 2 tak, aby nadać temu podkładowi małą krzywiznę;

183 255

- z nałożonego promieniowo na pierwszy podkład roboczy 31, podkładu dodatkowego 32 uformowanego z nierozciągliwych metalowych elementów stalowych, z których każdy ma długość obwodową mniej więcej równą 1/6 długości obwodowej podkładu 32, a wymienione elementy są zorientowane pod kątem 0°;

- następnie z drugiego wierzchołkowego podkładu roboczego 33 uformowanego z linek metalowych identycznych jak w pierwszym podkładzie 31, 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 at);

- i wreszcie z ostatniego podkładu 34 z linek stalowych sprężystych, zorientowanych w odniesieniu do kierunku obwodowego pod kątem θ 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 L31 pierwszego podkładu roboczego jest równa 226 mm, co jest, dla rozpatrywanej opony, mniej więcej równe szerokości bieżnika, który jest równy, w rozpatrywanym przypadku 235 mm. Szerokość osiowa L33 drugiego podkładu roboczego 33 jest mniejsza od szerokości L31 pierwszego podkładu roboczego 31 o 204 mm. Szerokość osiowa L32 podkładu dodatkowego 32 jest równa 160 mm. Ostatni podkład wierzchołkowy 34 ochronny, ma szerokość L34 bardzo niewiele większą od szerokości L32 podkładu dodatkowego, to jest 170 mm.

Liniowa sztywność rozciągania na jednostkę szerokości podkładu roboczego 31, lub podkładu roboczego 33, identyczna w niniejszym przypadku, ponieważ uformowane są z tych samych metalowych linek stalowych 9.28 nie wzmacnianych, o średnicy równej 1,09 mm, nierozciągliwych i ciągłych na całej szerokości podkładu, linek położonych z tym samym odstępem 1,8 mm, jest wyższa od 4000 daN/mm przy 0,5% względnego wydłużenia, a w rozpatrywanym przypadku, równa 5500 daN/mm. Ta sama sztywność i mierzona w tych samych warunkach, podkładu dodatkowego 32, uformowanego z metalowych linek stalowych 27.23 nie wzmacnianych, o średnicy równej 1-4 mm, i ciętych tak aby uzyskać odcinki linek, których długość obwodowa jest mniej więcej równa 20% długości obwodowej podkładu, o rzędach elementów oddzielonych między sobą w odstępie równym 2 mm, jest wówczas, przy wydłużeniu względnym 0,5% równa 5500 daN/mm.

Przedstawiona powyżej opona była badana, zarówno na kole badawczym w warunkach symulujących toczenie na pojeździe pod obciążeniem 4000 kg przy ciśnieniu napompowania

8,5 barów, pod kątem znoszenia 5° i z prędkością 80 km/h, jak również na pojeździe badawczym, pod obciążeniem większym od 4500 kg przy ciśnieniu napompowania 8,5 barów, z prędkością średnią 105 km/h, zaś pojazd można uważać, że poruszał się po linii prostej. Pomiary temperatury, w próbach na pojeździe, wykonane na końcach wierzchołkowych podkładów roboczych wykazują lekką korzyść w zakresie temperatury pracy, ale, przeciwnie, zaobserwowano korzyść co najmniej 100% w kilometrażu do przerwania w stosunku do opony o zwykłej budowie, to znaczy ze zbrojeniem wierzchołkowym złożonym z podkładu z linek silnie nachylonych, z dwóch podkładów roboczych z linek słabo nachylonych skrzyżowanych jeden podkład w stosunku do kolejnego, oraz z podkładu ochronnego z linek sprężystych. Korzyść w kilometrach jest także poważna w przypadku toczenia na kole badawczym i przy znoszeniu 5°, skoro osiągnięto 80%: 7800 km przebiegu dla opony zgodnie z wynalazkiem, podczas gdy dla zwykłej opony osiągnięto tylko 4430 km.

Podkład dodatkowy 32 może być także ukształtowany z linek stalowych tak zwanych dwumodułowych. Pewna sprężystość podkładu 32 jest przydatna tylko podczas kształtowania opony w formie wulkanizacyjnej, zatem może być zastosowana linka o niskim module, na przykład najwyżej równym 1000 daN/mm2 pochodzącym z 1% wydłużenia względnego, oraz module na przykład większym od 8000 daN/mm2 przy wydłużeniu względnym większym od 2%.

183 255

Departament

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

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Opona o osnowie promieniowej ze zbrojeniem wierzchołkowym do samochodu ciężarowego o stosunku kształtu H/S co najmniej równym 0,50, przy czym zbrojenie wierzchołkowe składa się z co najmniej dwóch wierzchołkowych podkładów z nierozciągliwych linek metalowych, skrzyżowanych jeden podkład z kolejnym tworząc z kierunkiem obwodowym kąty α , β zawarte między 10° i 45° o szerokości L31 i L33 podkładu wierzchołkowego zwanego ochronnym uformowanego z metalowych sprężystych linek stalowych zorientowanych w odniesieniu do kierunku obwodowego pod kątem φ w tym samym kierunku co kąt β linek podkładu roboczego promieniowo najbardziej zewnętrznego szerokości L34 podkładu dodatkowego ciągłego osiowo i uformowanego z metalowych elementów wzmocnienia zorientowanych zasadniczo równolegle do kierunku obwodowego, podkład jest położony powyżej podkładu roboczego promieniowo najbliższego osnowy zbrojenia, przy wyłącznym występowaniu podkładu wierzchołkowego uformowanego z tych elementów metalowych tworzących z kierunkiem obwodowym kąt większy od 45°, znamienna tym, że szerokość osiowa L34 podkładu ochronnego (34) jest większa od szerokoici osiowej L32 podkładu dodatkowego (32) metalowych elementów stalowych będących poniżej szerokości osiowej L33 podkładu roboczego (33) promieniowo najbardziej zewnętrznego, przy czym liniowa sztywność wyraża się wzorem R = dfds wydłużenia na jednostkę szerokości podkładu dodatkowego (32) w stosunku do sumy wydłużeń liniowych wszystkich pozostałych podkładów 01, 33, 34) zbrojenia wierzchołkowego i jest zawarta między 0,35 i 0,70 F będącej siłą rozciągania na jednostkę szerokości podkładu, a e wydłużeniem względnym równym 0,5%.
2. 2. Opona według zastrz. 1, znamienna tym, że elementy wzmocnienia podkładu dodatkowego (32) są ze stali i o większej średnicy od średńcy linek stalowych dwóch podkładów roboczych (3l, 33).
3. 3. Opona według jednego z zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że podkład dodatkowy (32) jest uformowany z linek ciągłych zwanych półsprężystymi, mających wydłużenia względne do zerwania zawarte między 2% i 6%, i charakterystykę, naprężenia rozciągające w funkcji wydłużenia względnego, mającą małe pochylenia dla małych wydłużeń oraz pochylenie mniej więcej stałe i duże dla wydłużeń większych.
4. 4. Opona według zastrz. 3, znamienna tym że linki mają niski moduł, najwyżej równy 1000 daN/mm2, pochodzący z 1% wydłużenia względnego, oraz moduł większy od 8000 daN/mm2 przy wydłużeniu względnym większym od 2%.
5. 5. Opona według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że podkład dodatkowy (32) jest uformowany z metalowych linek stalowych, zorientowanych obwodowo i ciętych tak, aby utworzyć odcinki o długości dużo mniejszej od długości obwodowej podkładu, przy czym przerwy między odcinkami są obwodowo przesunięte jedne w stosunku do drugich.