PL186432B1

PL186432B1 - Opona do dużych obciążeń

Info

Publication number: PL186432B1
Application number: PL97334128A
Authority: PL
Inventors: Robert C. Radulescu
Original assignee: Michelin Rech Tech; Michelin Soc Tech
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 2004-01-30
Also published as: CN1241160A; AU738228B2; CA2274554C; JP2002512575A; DE69728181T2; HUP0003214A2; KR100507392B1; US20030005992A1; CN1133548C; US6488064B1; AU5720398A; DE69728181D1; EP1007377A1; RU2192967C2; CA2274554A1; WO1998026945A1; EP1007377B1; PL334128A1; HUP0003214A3; KR20000057655A

Abstract

1 Opona do duzych obciazen, posiadajaca bieznik, szkielet rozciagajacy sie pomiedzy rozsta- wionymi osobno rdzeniami drutówek opony, srod- kowy obszar wiencowy na zewnetrznej stronie szkieletu z zespolem opasujacym pomagajacym w podparciu bieznika przy kontakcie z powierzchnia podpierajaca, znamienna tym, ze zawiera liczne zebra glówne (32, 34,36) uformowane przez glówne rowki bieznika (42, 44), rozciagajace sie w kie- runku obwodowym wokól zewnetrznej po- wierzchni opony (30), formujace glówna szerokosc bieznika na powierzchni bieznika sluzacej do stykania sie z powierzchnia podpierajaca, zebro protektorowe (38) sluzace do stykania sie z po- wierzchnia podpierajaca przy kazdej bocznej stronie glównej szerokosci bieznika, przy czym zebro pro- tektorowe (38) jest oddzielone od wymienionych zeber glównych przez waski rowek wiencowy po- siadajacy wymiar szerokosci rowka nie wiekszy niz okolo 1,5 milimetrów, zebro protektorowe (38) posiada szerokosc powierzchni w przedziale od okolo 2,5 procent do okolo 12 procent szerokosci bieznika, ponadto zebro protektorowe (38) ma obni- zenie powierzchni zewnetrznej okreslone przez przesuniecie, w kierunku promieniowym,............... Fig 2 PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest opona do dużych obciążeń z bieżnikiem posiadającym zebra protektorowe obniżające jego zużywanie się. Wynalazek ten dotyczy opon pojazdów, a dokładniej, dotyczy opon do samochodów ciężarowych przystosowanych do pracy przy dużych obciążeniach. Wynalazek jest szczególnie użyteczny przy eksploatacji samochodów dalekiego zasięgu, służy do redukowania nieprawidłowego zużywania się opon przedniego mostu pojazdu.

Problem nieprawidłowego zużywania się opon w samochodach ciężarowych dalekiego zasięgu jest dobrze znany w technice. W oponach samochodów ciężarowych, które są poddawane warunkom prostoliniowej jazdy do przodu przez dużą część swojego czasu pracy, postępuje niejednakowe zużywanie się nakrojów bieżnika. Naprężenia w oponie, spowodowane skręcaniem i manewrowaniem pojazdu, występują tylko w czasie ograniczonym, w porównaniu z czasem, w którym opona jest poddawana naprężeniom spowodowanym warunkami prostoliniowej jazdy do przodu po drogach publicznych. Osiowe ustawienie w linii samochodu ciężarowego, zarówno jak i podatność zawieszenia samochodu ciężarowego oraz mechaniz mów zwrotniczych, odgrywają tu znacznie większą rolę przy zużywaniu się opon. Naprężenia prostopadłe mogą również stać się tak samo ważne jak naprężenia wzdłużne, oraz naprężenia boczne, przy zużywaniu się opon.

Do tych opisów patentowych, które ujawniają rozmaite rozwiązania problemu nieprawidłowego zużywania się i trwałości opon mostu sterującego samochodu ciężarowego, należą opisy patentowe: patentów USA o numerach 4,214,618; 4,480,671; 4,890,658; 5,010,936; 5,099,899 i 5,131,444; patentu francuskiego numer 2,303,675 (FR675); patentu brytyjskiego numer 2,027,649 (GB649); patentu japońskiego numer 3-253408 (JP408); oraz zgłoszenia patentowego PCT numer 9202380-A (PCT380). Te odniesienia zmierzają do kontrolowania kształtu obszaru wzmocnienia bieżnika opony, przy usiłowaniach zmierzających do ograniczania pojawiających się nagle nieregularnych zmian w kształcie bieżnika, w miarę jak opona się zużywa (to jest zużywa się w sposób przyspieszony). Odkryte zostało zastosowanie rowków wieńcowych, o różnych wymiarach i w różnych miejscach, tam gdzie obszar kontaktowy bieżnika przechodzi w obszar wzmocnienia. Jednak, żadne z tych odniesień nie ujawnia żebra wieńcowego, które będzie redukować naprężenia na pierwszym wewnętrznym zebrze, po to by opóźnić nagle wystąpienie i obniżyć wzrost, nieprawidłowego zużywania się, podczas istotnej części okresu pracy bieżnika opony.

Zastosowanie wąskich żeber wieńcowych na oponie przedniego mostu sterowania samochodu ciężarowego, służących do kontrolowania zużycia występującego na głównych zebrach obwodowych, jest znane w technice. Ogólnie, problem zgodny z tym co mówi technika, charakteryzuje się faktem, że względnie wąskie żebro wieńcowe i wąskie rowki oddzielające wąskie żebro wieńcowe od pierwszego wewnętrznego zebra, dają tylko wtedy efekt, kiedy opona jest względnie nowa. Wykonywanie wąskich żeber wieńcowych szybko zużywających się, oraz stosunkowo dużego obniżenia, takiego ze wąskie zebro wieńcowe nie przenosi wystarczająco dużej części obciążenia opony po wstępnym zużyciu, jest spotykane. Ten problem nie jest rozwiązywany ani przez brak obniżenia wstępnego, ani przez duże obniżenie wstępne, ponieważ żebro wieńcowe opony powiększa w sposób ciągły wielkość swojego własnego obniżenia, podczas początkowego procesu zużywania się. W celu zmniejszenia zużywania się zebra i powiększenia trwałości opony, zostało odkryte w opisie patentowym patentu australijskiego numer 622983 (AU983), zgłoszenie PCT numer 9202380-A (PCT380), oraz w opisie

186 432 patentowym patentu japońskiego numer 2-253408 (JP408), zastosowanie szerszych żeber wieńcowych i trochę węższych rowków. Te odniesienia są omówione bardziej szczegółowo w dalej następujących rozdziałach.

Opis patentowy patentu australijskiego AU983 ujawnia oponę, dla pojazdów przemierzających wielkie odległości, przy długotrwałej prędkości z medium przeznaczonym dla wysokich obciążeń działających na oponę. Czas zużywania się bieżnika jest tu powiększony przez zastosowanie wąskich rowków wieńcowych posiadających szerokość 3,5 milimetrów, szerokich żeber wieńcowych, każde o szerokości przynajmniej 13 procent całkowitej szerokości kontaktowej, oraz obniżenia żebra wieńcowego posiadającego wymiar o wartości pomiędzy 0,5 mm i 5,0 mm. Omawiana tu szerokość żebra wieńcowego jest względnie duża, wynosi ona co najmniej 35 mm dla opony z bieżnikiem głównym o szerokości 200 mm.

W zgłoszeniu patentowym PCT380 jest ujawniona opona do samochodów ciężarowych dla długich przebiegów przy długotrwałych prędkościach, która ma podwyższoną wytrzymałość na rozdzielanie się warstw wzmocnienia dolnej części bieżnika opony. Odporność na rozdzielanie jest polepszona poprzez wąskie rowki wieńcowe posiadające szerokość pomiędzy 0, 6 i 8 mm, szerokie żebra wieńcowe posiadające szerokość pomiędzy 17 i 34 mm, oraz obniżenie żeber wieńcowych mające wymiar o wielkości mniejszej niż 40 procent głębokości rowków bieżnika głównego. A zatem ponownie szerokość żebra wieńcowego jest stosunkowo duża i zalecane obniżenie jest również stosunkowo duże.

Opis patentowy patentu japońskiego JP408 ujawnia oponę o obniżonym ścieraniu się wzmocnienia i zmniejszonym wychwytywaniu żwiru. Odporność na ścieranie jest tu zapewniana przez zastosowanie cienkich wąskich rowków wieńcowych o szerokości od 0,2 do 3 procent głównej szerokości bieżnika, żeber wieńcowych mających szerokość większą niż 90 procent głębokości podstawowego rowka głównej części bieżnika, z pochylonym obszarem powierzchni kontaktowej pod kątem pomiędzy 20 i 60 stopni, ale ten opis patentowy milczy na temat wielkości obniżenia żebra wieńcowego. Obszar powierzchni kontaktowej żebra wieńcowego jest pochylony przynajmniej pod kątem 20 stopni w celu wspomagania zabezpieczenia przed wychwytywaniem żwiru, jak również i przed pękaniem występującym w rowku i rozdzieraniem.

innym zamierzonym zabiegiem konstrukcyjnym znanym w technice, mającym służyć do podnoszenia trwałości bieżnika opony przez zredukowanie nieprawidłowego zużywania się, jest dodawanie rozstawionych z dala od siebie osobnych małych wycięć, które rozciągają się bocznie z głównych rowków i wchodzą w główne żebra, jak również i z wąskich rowków wieńcowych, w pierwsze wewnętrzne żebra. Ten układ wycięć może być dalej wzmacniany odchyleniami wycięć, które są odchyleniami od linii prostopadłej do powierzchni bieżnika opony, w kierunku głębokości. Układ odchylonych wycięć jest ujawniony w opisie patentowym patentu japońskiego numer 5-338418 (Jp418), oraz w opisie patentu australijskiego AU983. W JP418 odchylone osobne wycięcia są tak umieszczone, ze te wycięcia mają wewnętrzny koniec, który wyprzedza powierzchniowy koniec podczas obracania się do przodu opony. To odchylone wycięcie jest stosowane dla usztywniania dolnej części żebra. Nie wykazuje układu wycięć przylegająca wąska wieńcowa część końcowa 2 (fig. 1). Układ odchylonych wycięć ujawniony w AU983 jest odchylony względem linii prostopadłej do powierzchni bieżnika o kąt pomiędzy 5 i 25 stopni. Układ odchylonych wycięć w tym odniesieniu jest stosowany w połączeniu z bardzo szerokim żebrem wieńcowym, takim jak omawiane poprzednio.

W jeszcze innym zamierzonym zabiegu konstrukcyjnym, znanym w technice i służącym do podnoszenia trwałości bieżnika opony przez zredukowanie nieprawidłowego zużywania się, jest takie konstruowanie opony, że jest kontrolowana ilość obciążenia działającego prostopadle na zebra główne, poprzez dodanie zebra stopniowanego, które jest umieszczone po sąsiedzku z żebrem lub z żebrami, które mają być ochraniane. W ujawnieniu pochodzącym z opisu amerykańskiego US444, strefy żeber stopniowanych kontaktują się z podłożem, wewnątrz części powierzchni styku na głównej szerokości bieżnika, po to by wspomagać podtrzymywanie przez oponę, działającego na nią obciążenia. Całkowita szerokość stref stopniowanych jest rzędu od 5 do 25 procent obszaru stykania się z podłożem bieżnika, a strefy stopniowane mają obniżenie, które jest proporcjonalne do obciążenia działającego na oponę i do

186 432 rozmiaru opony, oraz odwrotnie proporcjonalne do obszaru kontaktowego bieżnika i do modułu sprężystości gumy bieżnika. Stosowane są obniżenia o wartościach wymiarowych 2 mm lub większe. Styk strefy stopniowanej z podłożem jest oparty na styku pod obciążeniem, przynajmniej 50 procent ale nie więcej niż 200 procent, maksymalnego obciążenia, działającym na bieżnik opony. Każda strefa stopniowana znajduje się wewnątrz części powierzchni przylegania bieżnika, i jest ograniczona przez dwa wąskie rowki lub dwa wąskie nacięcia, a części powierzchni przylegania podtrzymujące działające na oponę obciążenie, obejmują całkowitą boczną szerokość opony. Opis amerykański US444 nic nie mówi na temat wąskich rowków i nacięć, oraz na temat stosowania stopniowanych stref przy bocznych brzegach bieżnika opony.

Innym opisem patentowym, który ujawnia konstrukcję bieżnika, która kontroluje ilość obciążenia działającego prostopadle, z zastosowaniem stopniowanego żebra, które jest umieszczone po sąsiedzku z żebrem lub z żebrami, które mają być chronione, jest opis patentu brytyjskiego numer 532,534 (GB534). Rowki pomiędzy zebrami podtrzymującymi obciążenie mają cieńsze żebra, które są oddzielone od żeber podtrzymujących obciążenie przez wąskie rowki o szerokości około 0,8 mm. Te wąskie rowki mogą być obniżone, ale nie ma wartości podanych dla wielkości tych obniżeń. Opis patentu GB534 nic nie mówi na temat obniżonych żeber na bocznych brzegach bieżnika.

Pozostaje potrzeba posiadania żebra wieńcowego, które staje się żebrem protektorowym, służącym do utrzymywania kontaktu z powierzchnią podłoża i do redukowania obciążenia przejmowanego przez główną szerokość bieżnika, szczególnie, tego przejmowanego przez pierwsze wewnętrzne żebro. Sposób polegający na podtrzymywaniu obciążenia przez żebra wieńcowe może efektywnie redukować naprężenia występujące na głównych zebrach opon mostu sterowania samochodu ciężarowego, podczas prostoliniowej jazdy do przodu. Jest też potrzeba spowodowania, by zużywanie się opony było bardziej równomierne na szerokości w poprzek bieżnika opony. Pierwsze zebro wewnętrzne na szerokości bieżnika, na każdej bocznej stronie opony, jest poddawane wysokim obciążeniom, które wytwarzają wysokie naprężenia, podlegające potrzebie zredukowania, po to by obniżyć zużywanie się tego pierwszego żebra wewnętrznego, dla uzyskania prawidłowego lub równomiernego zużywania się opony.

Przeto, celem niniejszego wynalazku jest dostarczyć żebra wieńcowe na obu bocznych brzegach głównej szerokości bieżnika, które stają się żebrami protektorowymi przez to, ze przejmują większe części obciążenia działającego na oponę, przez dłuższy okres trwałości bieżnika opony odpowiadający jego zużywaniu się.

W szczególności, celem niniejszego wynalazku jest podanie właściwego kształtu i wymiarów żeber protektorowych i wąskich rowków wieńcowych nowej opony do samochodów ciężarowych, tak żeby żebra protektorowe pozostawały skuteczne w ochranianiu części bieżnika głównego opony, po tym jak już zostało zapoczątkowane zużywanie się bieżnika.

Dalszym celom niniejszego wynalazku jest dostarczenie bocznych protektorowych żeber wieńcowych dla opon samochodów ciężarowych, redukujących nieprawidłowe zużywanie się występujące na pierwszych żebrach wewnętrznych. Żebra protektorowe są po to by pomagać w opóźnianiu nagłego pojawienia się nieprawidłowego zużywania się żeber głównych i zapobiegać narastaniu tego zjawiska.

Innym celem niniejszego wynalazku jest zmniejszenie możliwości nagłego pojawienia się nieprawidłowego zużywania się opon mostu sterowania w samochodzie ciężarowym, podczas przemierzania wielkich odległości. Pojawiające się nagle lub przyspieszone zużywanie się sąsiednich rowków obwodowych jest szczególnym przedmiotem zainteresowania.

Jeszcze innym przedmiotem niniejszego wynalazku jest zbudowanie opony do samochodu ciężarowego posiadającej zespół opasujący, szkielet, obszary wzmocnione i ściany boczne, które zawierają w sobie zebra protektorowe i wąskie rowki wieńcowe, służące do wzmacniania efektu redukowania nieregularnego zużywania się obszaru głównego bieżnika opony, poprzez równomierne zużywanie się nakroju w poprzek szerokości głównego bieżnika opony.

Powyższe cele są realizowane, według niniejszego wynalazku, przez dostarczenie opony z żebrem protektorowym, służącym do ochraniania głównych żeber bieżnika opony, przez

186 432 opóźnianie pojawiającego się nagle nieprawidłowego zużywania i zapobieganie narastaniu tego zjawiska.

W jednym z przykładów, według niniejszego wynalazku, jest przewidziana opona do samochodów ciężarowych przystosowana do pracy przy dużych obciążeniach. Opona ma szkielet rozciągający się pomiędzy rozstawionymi w pewnym odstępie drutówkami, oraz środkowy wieńcowy obszar na zewnątrz szkieletu, z zespołem opasującym, służący do podpierania bieżnika przy stykaniu się z powierzchnia podpierającą. Ulepszenie obejmuje liczne główne żebra, uformowane przez rowki rozciągające się ogólnie na obwodzie, wokół zewnętrznej powierzchni opony, dla uformowania szerokości głównego bieżnika przy kontaktowania się z powierzchnią podpierającą. Żebro protektorowe jest żebrem wieńcowym, oddzielonym od głównych żeber przez rowek wieńcowy, posiadający szerokość nie większą niż około 1,5 mm. Żebro protektorowe ma wymiar szerokości powierzchni w przedziale od około 2,5 procent do około 12 procent wymienionej szerokości bieżnika. Żebro ma obniżenie wyznaczone przez promieniowe przesunięcie poprzeczne, od profilu poprzecznego żebra głównego. Przesunięcie poprzeczne ma wymiar o wartości w przedziale od około 0,5 mm do około 2,0 mm, kiedy opona jest nowa. Te ulepszenia obniżają nieprawidłowe zużywanie się opony.

W innym przykładzie, według niniejszego wynalazku, bieżnik opony do samochodów ciężarowych, przystosowanej do pracy przy dużych obciążeniach, jest zastosowany w moście sterowniczym pojazdu pokonującego duże odległości, w celu zmniejszenia zużywania się bieżnika. Bieżnik opony zawiera część główną bieżnika posiadającą przynajmniej cztery obwodowe żebra na całej głównej szerokości bieżnika, pooddzielane głównymi rowkami posiadającymi głębokość rozciągającą się wokół zewnętrznej powierzchni opony, pomiędzy bocznymi brzegami głównej szerokości bieżnika. Powierzchnia części głównego bieżnika określa boczny profil wymienionego głównego bieżnika. Żebra pary żeber protektorowych, po jednym przy każdym bocznym brzegu wymienionego bieżnika, są pooddzielane od brzegów szerokości bieżnika przez wąski rowek wieńcowy, znajdujący się w sąsiedztwie każdego żebra, przy bocznych brzegach. Każde żebro protektorowe ma szerokość powierzchni bocznej o wymiarze w przedziale wartości pomiędzy od około 10 mm do około 17 mm. Wąski rowek wieńcowy ma szerokość boczną o wymiarze w przedziale wartości pomiędzy od około 0,2 mm do około 1,5 mm, a głębokość wąskiego rowka jest w przedziale wartości pomiędzy od około 90 procent do około 110 procent głębokości rowka głównego. Wąski rowek ma część rozszerzoną przy, skierowanym promieniowo do wewnątrz, końcu swego profilu. Zebro protektorowe ma obszar powierzchniowy obniżony w kierunku promieniowym do wewnątrz opony, wyznaczony przez promieniowe przesunięcie od równomiernie się rozciągającego profilu bocznego. To przesunięcie ma wymiar o wartości w przedziale od około 0,5 mm do około 1,5 mm, co zmniejsza zużycie bieżnika opony samochodu ciężarowego.

Ta zaprojektowana konstrukcja, którą spełnia wynalazek, zostanie tu następnie opisana razem z jej innymi postaciami.

Wynalazek będzie łatwiejszy do zrozumienia przy studiowaniu następującego dalej opisu i przy odnoszeniu się do towarzyszącego mu rysunku, który jest częścią tego opisu, gdzie został przedstawiony przykład według wynalazku.

Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia częściowy widok z góry opony konwencjonalnej, pokazujący dotychczasową rzeźbę bieżnika, jako odniesienie, fig. 2 - częściowy widok z góry opony według tego wynalazku przedstawiający nową rzeźbę bieżnika, fig. 3 - powiększony segment opony odniesienia z fig. 1, przedstawiający szczegóły bieżnika, fig. 4 - powiększony segment opony według wynalazku, pokazujący szczegóły bieżnika; fig. 5 - widok przekroju poprzecznego w kierunku promieniowym, opony odniesienia z fig. 1, wykonany w miejscu występowania wzmocnienia wieńcowego, wzdłuż linii 5-5, fig. 6 - widok przekroju poprzecznego w kierunku promieniowym, opony według wynalazku, wykonany w miejscu występowania wzmocnienia wieńcowego, wzdłuż linii 6-6 na fig. 2, fig. 7a - widok przekroju poprzecznego w kierunku promieniowym, albo opony odniesienia, albo opony według tego wynalazku, wykonany przez główny rowek wewnętrzny, wzdłuż linii A-A na fig. 1, 2, 3 lub 4, fig. 7B - widok przekroju poprzecznego w kierunku promieniowym, albo opony odniesienia, albo opony według

186 432 tego wynalazku, wykonany przez główny rowek wewnętrzny, wzdłuż linii B-B na fig. 1,2,3 lub 4, fig. 7C - widok przekroju wzdłuż obwodu części wieńcowej, opony według tego wynalazku, wykonany równolegle i w pobliżu wąskiego rowka wieńcowego, wzdłuż linii C-C na fig. 2, fig. 8 - widok przekroju poprzecznego w kierunku promieniowym, opony według wynalazku, pokazujący połowę symetrycznej opony, wykonany wzdłuż linii 8-8 na fig. 2, fig. 9 wykres graficzny pokazujący średnie wartości rozkładu naprężeń wzdłużnych, jako funkcję długości stykania się pierwszego żebra wewnętrznego, w oponie według tego wynalazku i w oponie konwencjonalnej, uzyskany przy zastosowaniu modelu ze wszystkimi składnikami, przy czym żebro znajdujące się pod obciążeniem jest w kontakcie z powierzchnią podpierającą, fig. 10 - wykres graficzny pokazujący średnie wartości rozkładu naprężeń bocznych, jako funkcję długości stykania się pierwszego żebra wewnętrznego, w oponie według tego wynalazku i w oponie konwencjonalnej, uzyskany przy zastosowaniu modelu ze wszystkimi składnikami, przy czym żebro znajdujące się pod obciążeniem jest w kontakcie z powierzchnią podpierającą; fig. 11 - wykres graficzny pokazujący średnie wartości rozkładu naprężeń normalnych, jako funkcję długości stykania się pierwszego żebra wewnętrznego, w oponie według tego wynalazku i w oponie konwencjonalnej, uzyskany przy zastosowaniu modelu ze wszystkimi składnikami, przy czym żebro znajdujące się pod obciążeniem jest w kontakcie z powierzchnią podpierającą, fig. 12 - wykres graficzny pokazujący średnie wartości rozkładu naprężeń wzdłużnych, jako funkcję długości stykania się pierwszego żebra wewnętrznego, w oponie według tego wynalazku i w oponie konwencjonalnej, uzyskany przy badaniach opony rzeczywistej, przy czym żebro znajdujące się pod obciążeniem jest w kontakcie z powierzchnią podpierającą, fig. 13 - wykres graficzny pokazujący średnie wartości rozkładu naprężeń bocznych, jako funkcję długości stykania się pierwszego zebra wewnętrznego, w oponie według tego wynalazku i w oponie konwencjonalnej, uzyskany przy badaniach opony rzeczywistej, przy czym żebro znajdujące się pod obciążeniem jest w kontakcie z powierzchnią podpierającą, fig. 14 - wykres graficzny pokazujący średnie wartości rozkładu naprężeń normalnych, jako funkcję długości stykania się pierwszego zebra wewnętrznego, w oponie według tego wynalazku i w oponie konwencjonalnej, uzyskany przy badaniach opony rzeczywistej, przy czym żebro znajdujące się pod obciążeniem jest w kontakcie z powierzchnią podpierającą.

Przykłady wykonania

Odnosząc się teraz bardziej szczegółowo do rysunku, zostanie wykonany opis z większą ilością szczegółów. Opona konwencjonalna lub opona odniesienia 10, przedstawiona na figurach 1, 3 i 5, posiada wąskie żebra wieńcowe 18 wyznaczone przez rowki wieńcowe 28 przy bocznych brzegach głównego bieżnika. Wąskie żebra wieńcowe 18 są obniżone w stosunku do części głównego bieżnika posiadającej zebra 12, 14 i 16, wyznaczone przez rowki 22 i 24. W czasie normalnego ruchu pojazdu, wąskie żebra pozostają obniżone podczas pracy opony, po to by pozostawić ostry brzeg 12a na pierwszych żebrach wewnętrznych 12. Całkowita normalna szerokość jazdy bieżnika opony mieści się pomiędzy krawędziami bocznymi 15. Wąskie żebra wieńcowe 18 mogą opadać na pierwsze żebra wewnętrzne w czasie manewrów pojazdu, w celu podpierania pierwszych żeber wewnętrznych. Wąskie żebra wieńcowe 18, typowe w technice, mają dawać efekt w połączeniu z pierwszymi żebrami wewnętrznymi 12, przy wspomaganiu utrzymywania płaskiego bocznego profilu, lub poprzecznego profilu powierzchni bieżnika opony. Wąskie żebra wieńcowe 18 zużywają się zasadniczo w takim samym stopniu co i część bieżnika głównego, utrzymując stabilne promieniowe obniżenie, lub wielkość przesunięcia, licząc od głównego profilu bieżnika. Jednak, dla wartości stabilnego przesunięcia względnie dużej i naprężenia działające na pierwsze zebra wewnętrzne 12 mogą pozostawać względnie duże, szczególnie po stosunkowo długim czasie utrzymywania się w ruchu opony. Niniejszy wynalazek spełnia potrzebę ograniczenia tych naprężeń, a działanie jego, poprawiające sytuację w zakresie nagłego pojawienia się nieprawidłowego zuzycia, może być skuteczne poprzez cały czas pracy opony.

Opona 30 według tego wynalazku posiada protektorowe żebra wieńcowe 38, które są stosunkowo szerokie, jak pokazano na figurach 2, 4 i 6. Żebra protektorowe są uformowane przez względnie wąskie rowki wieńcowe 48. Szerokość boczna C każdego zebra protektoro186 432 wego ma wymiar o wartości -w przedziale pomiędzy od około 2,5 procent do około 12 procent szerokości TW bieżnika głównego (fig. 8). Zalecany przedział wartości dla wymiaru C jest pomiędzy od około 5 procent do okoto 10 procent. Szerokość boczna żebra protektorowego mieszczącego się w zakresie obowiązywania ustaleń tego wynalazku, typowej opony samochodu ciężarowego przystosowanej do pracy w ciężkich warunkach, ma wymiar o wartości pomiędzy od około 5 mm do około 20 mm. Zalecana szerokość C powierzchni zebra protektorowego jest w zakresie od około 10 mm do około 17 mm. Szerokość boczna C żebra protektorowego może się zmieniać w zakresie pomiędzy od około 2,5 procent do około 12 procent głównej szerokości bieżnika opony. Szerokość boczna wąskiego rowka wieńcowego, mieszcząca się w zakresie ustaleń tego wynalazku, może mieć wielkość o wartości dochodzącej do 1,5 mm. Szerokość wąskiego rowka wieńcowego 48 ma korzystnie wymiar szerokości G o wartości mniejszej lub równej około 1,0 mm. W szczególności, mniejsze wartości szerokości G, od około 0,2 mm do około 0,4 mm, dają optymalne polepszenie w zakresie występowania nieprawidłowego zużywania się opony. Wartości praktyczne wymiaru szerokości wąskiego rowka wieńcowego są w przedziale od około 0,2 mm do około 1,0 mm. Jednakże, rowki muszą być kontrolowane ze względu na możliwość wystąpienia pęknięć.

Część bieżnika głównego jest określona przez żebra 32, 34 i 36, wyznaczone przez rowki obwodowe 42 i 44. Żebro protektorowe posiada minimalne początkowe obniżenie, lub przesunięcie promieniowe, w kierunku do wewnątrz, od linii P bocznego lub poprzecznego profilu głównego obszaru bieżnika, o około 0,5 mm (figury 6 i 8). To początkowe obniżenie H zebra protektorowego, promieniowo, w kierunku do wewnątrz części bieżnika głównego, w oponie nowej do samochodu ciężarowego, jest korzystnie w przedziale od około 1,0 mm do około 1,5 mm. Obniżenie powierzchni zewnętrznej żebra protektorowego, od linii profilu, może być zmienne w zakresie, ustaleń tego wynalazku. Górna powierzchnia zebra protektorowego może mieć kąt pochylenia S względem linii profilu, o wartości mniejszej niż około 15 stopni. Zalecane jest obniżenie przy stałej wartości wymiaru H odległości od linii profilu P, dające kąt pochylenia równy zero stopni (fig. 6) względem linii profilu. Zerowe pochylenie pomaga żebru protektorowemu brać udział większą swą częścią w przenoszeniu całkowitego obciążenia opony (patrz fig. 6).

Normalna całkowita szerokość kontaktowa bieżnika opony, rozciąga się pomiędzy bocznymi brzegami 35. Ta szerokość bieżnika TW jest wyznaczona jako odległość w kierunku bocznym pomiędzy zewnętrznymi brzegami pierwszych żeber wewnętrznych 32 (fig. 8). Szerokość bieżnika jest główną częścią szerokości bocznej podpierającej obciążenie bieżnika opony. Zdolność żebra protektorowego do wspomagania, w podpieraniu obciążenia działającego na oponę, ma zasadnicze znaczenie dla długości trwania czasu pracy opony, ze względu na redukowanie intensywności nieprawidłowego zużywania się bieżnika opony.

Kształt obszaru wieńcowego opony 30 najlepiej jest zdefiniowany przez współczynnik kształtu, który wiąże się z szerokością powierzchni C, z pochyleniem M wieńca 40 i głębokością D-H wąskiego rowka wieńcowego 48 (fig. 6). To pochylenie M jest dalej zdefiniowane za pomocą odnośnej ilustracji na fig. 6A. Linia P' jest konstrukcyjnie równoległa do linii P profilu bocznego i biegnie od spodu 48a wąskiego rowka wieńcowego 48 do przecięcia się z zewnętrzną powierzchnią 40 wieńca opony, w pierwszym punkcie 38b zebra protektorowego 38. Boczna odległość K jest wyznaczona od osiowo bardziej na zewnątrz położonej bocznej ścianki 48b wąskiego rowka wieńcowego do pierwszego punktu. Drugi punkt 38a żebra protektorowego jest wyznaczony przy osiowo zewnętrznym brzegu powierzchni wierzchniej 39 żebra protektorowego. Pochylona linia prosta 40a konstrukcyjnie znajduje się pomiędzy pierwszym punktem 38b i drugim punktem 38a. Stosunek rzutu na kierunek osiowy pochylonej linii 40a do rzutu na kierunek promieniowy tej pochylonej linii, jest określany jako pochylenie M. Znaczy to, że pochylenie M jest w przybliżeniu równe (K-C)/(D-H). Typowo, wielkości pochylenia dla opony według tego wynalazku, są w przedziale wartości od około 0,1 do około 0,3.

Współczynnik kształtu SF zdefiniowany jako SF=Mx(D-C)/C. równolegle z szerokością G wąskiego rowka, jest dobrym wskaźnikiem zdolności ukształtowania wieńca do ochraniania pierwszego żebra wewnętrznego. Głębokość D wąskiego rowka wieńcowego jest korzystnie w przedziale wartości pomiędzy od około 90 procent do około 110 procent głębokości D'

186 432 rowka głównego (fig. 8). Współczynnik kształtu jest taki, że obciążenie działające na oponę jest podpierane w większej części przez zebro protektorowe, po to by odciążyć pierwsze zebro wewnętrzne od naprężeń działających na nie. Typowa wartość współczynnika SF dla opon wykonanych według tego wynalazku wynosi od około 0,05 do około 0,50, gdy typowo, w oponie odniesienia lub oponie konwencjonalnej, współczynnik kształtu miałby wartość około 1,0 lub większą. Preferowana wartość współczynnika kształtu wynosi około 0,2. Współczynniki kształtu żebra protektorowego według tego wynalazku są takie, ze obciążenie działające na oponę jest podpierane w większej części przez żebro protektorowe, po to by odciążyć pierwsze zebro wewnętrzne 32 od naprężeń działających na nie. W dodatku, szerokość wąskich rowków wieńcowych 48 jest taka, że żebra protektorowe 38 stykają się z pierwszymi żebrami wewnętrznymi 32 podczas prostoliniowej jazdy do przodu, po to by podpierać obciążenia boczne i normalne, działające na oponę.

Nawiązując bardziej szczegółowo do figur 4 i 6, opona 30 według tego wynalazku ma zebra protektorowe 38, które rozciągają się poza obszarem szerokości TW bieżnika głównego. Celem ich jest zabezpieczać przed wystąpieniem i zapobiegać wzrastaniu, nieprawidłowego zużywania się obszaru bieżnika głównego, podczas okresu pracy opony. Rezultat jest taki, że żebra wieńcowe, które są przeznaczone do przenoszenia większej części obciążenia działającego na oponę, podczas dłuższej części okresu czasu pracy opony, dostarczają tego zabezpieczenia. Żebra wieńcowe stają się żebrami protektorowymi, ponieważ one są bardziej skuteczne dla dłuższego okresu czasu, podczas pracy opony. One zużywają się równolegle z szerokością TW bieżnika opony, a obniżenie lub promieniowe przesunięcie ich na głębokość H, nie staje się na tyle nadmierne, żeby żebra protektorowe traciły zdolność do utrzymywania ciągłego kontaktu z powierzchnią podpierającą, podczas prostoliniowej jazdy do przodu pojazdu.

Wieńcowe żebra protektorowe 38 są zaprojektowane z przeznaczeniem do uwalniania głównych żeber bieżnika opony od wysokich naprężeń, w szczególności podczas prostoliniowego ruchu do przodu. W dodatku, żebra protektorowe według tego wynalazku mają konfigurację geometryczną, która pozwala im utrzymywać ich skuteczność na przestrzeni dłuższej części czasu pracy opony. To jest uzyskiwane głównie przez właściwości strukturalne żeber protektorowych. Pierwszą właściwością strukturalną jest szerokość C żebra protektorowego, będąca relatywnie duża, kiedy się ją porówna ze starszą częścią znaną w technice. Drugą właściwością strukturalną jest zastosowanie małego obniżenia H dla wierzchniej powierzchni żebra protektorowego, promieniowo przesuniętej w kierunku do wewnątrz, od linii P bocznego profilu, obszaru bieżnika głównego (fig. 6). Te dwie właściwości strukturalne są wyjątkowo dobrze dobrane dla opony według wynalazku. Trzecią właściwością strukturalną jest to, ze może być zastosowane pochylenie M części bocznej ścianki, żebra protektorowego. Czwartą właściwością strukturalną, według wynalazku, jest wąski rowek wieńcowy 48. Ten rowek ma szerokość szczeliny G i głębokość D, dobrane tak by zapewniać zabezpieczenie obszaru bieżnika głównego opony. Szerokość szczeliny jest taka, ze żebro protektorowe 38 będzie się stykać z pierwszym żebrem wewnętrznym 32 kiedy powierzchnia bieżnika zostanie obciążona. Głębokość wąskiego rowka wieńcowego jest pomiędzy od około 90 procent do 110 procent, głębokości rowków głównych i pozwala żebru protektorowemu 38 działać niezależnie od pierwszego żebra wewnętrznego 32 podczas okresu czasu pracy bieżnika opony. Ta stosunkowo niewielka szerokość szczeliny G, mniejsza lub równa około 1,5 mm, może wytwarzać koncentrację naprężeń u spodu wąskiego rowka wieńcowego. Spiętrzone naprężenia mogą powodować pęknięcia w bieżniku opony, które mogą powodować powstawanie problemu, ze opona będzie wycofana z ruchu przedtem zanim bieżnik ulegnie zużyciu. Promień minimalny dna, który może odciążyć powierzchnię wąskich rowków wieńcowych wewnątrz u ich spodu, od koncentracji naprężeń, jest wielkości około 1,0 mm.

Dalsza postać niniejszego wynalazku zawiera dodatkowo układ wycięć przy bocznych brzegach każdego obwodowego żebra. Ta postać łączy się ze strukturalnymi właściwościami żeber, protektorowych i wąskich rowków wieńcowych wzmacniając zabezpieczenie opony przed nagłym wystąpieniem zjawiska nieprawidłowego zużywania się i jego wzrostu. Wycięcia 45 są przewidziane dla brzegu zewnętrznego pierwszego zebra wewnętrznego 32. przyle186 432 gającego do wąskiego rowka wieńcowego 48, jak przedstawiono na fig. 4. Wycięcia 46 są przewidziane dla żeber głównych 32, 34 i 36, przylegających do rowków głównych 42 i 44. Wycięcia 45 i 46 są ułożone pod kątem L względem linii bocznej 32a. Wycięcia rozciągają się w kierunku od rowków, a ułożenie ich odpowiada kierunkowi obracania się opony, jak zilustrowano. Kąt boczny L ma wartość w przedziale od około 15 stopni do około 35 stopni. Wycięcia 45 i 46 mogą także mieć kąt odchylenia V w kierunku do tyłu, względem kierunku normalnego N do powierzchni bieżnika, jak przedstawiono na fig. 7C. Ten kąt odchylenia V od kierunku normalnego ma wartość w przedziale od około 0 stopni do około 20 stopni. Preferowany kąt odchylenia jest od około 5 stopni do około 15 stopni.

Zalecana opona 30 ma ten sam układ wycięć na wszystkich brzegach żeber głównych 32, 34 i 36, jak przedstawiono na figurach 2 i 4, jako cześć problemu układu wycięć na brzegach w niniejszym przykładzie. Jednak, w zakresie tego wynalazku leży tez posiadanie różniącego się układu wycięć na jednym z żeber w porównaniu z innym żebrem. Wewnętrzne rowki obwodowe 42 i 44 są wykonywane tak by były podobne do zalecanego przykładu z tego wynalazku. Zalecane szczegóły rowków wewnętrznych są zilustrowane przez widoki przekrojów na figurach 7A i 7B. Dno rowków może być uformowane we wzór sinusoidalny biegnący po obwodzie wokół opony (figury 1 i 2). Brzegi przy powierzchni zewnętrznej rowków są korzystnie prostoliniowe. A więc, czoła promieniowe boków rowków mają zmieniający się kąt względem płaszczyzny obwodowej CP, w której leży rowek główny. Zalecane wycięcia posiadają brzegi 46a, 46b, w odpowiednich zebrach, które są równoległe do płaszczyzny obwodowej rowka.

Widok przekroju przykładu opony według tego wynalazku jest przedstawiony na fig. 8. Opona 30 jest symetryczna względem płaszczyzny środkowej M opony, tak ze może być pokazana tylko połowa opony w przekroju, w kierunku promieniowym. Opona obraca się wokół osi obrotu AR, koła w pojeździe. Opona zawiera w sobie zebra i rowki bieżnika opony T, tak jak poprzednio mówiono. Do opony według tego wynalazku może być zastosowany standardowy materiał gumowy na bieżnik. Główna szerokość bieżnika TW, dla obszaru głównej powierzchni kontaktowej opony, jest ochraniana przeciw nieprawidłowemu zużywaniu się, przez zebro protektorowe 38 i wąski rowek wieńcowy 48, jak było mówione. Zespół opasujący 60 poniżej bieżnika, na przedstawionej oponie posiada wiele pasów 62, 64 i 66. Typowo, pasy są wzmacniane równolegle ułożonymi metalowymi linkami, a linki każdej z warstw wzmacniających przecinają się pod kątem ostrym z linkami wzmacniającymi warstwy przyległej. Poniżej pasów rozciąga się szkielet 70 biegnący od jednej drutówki 90 do drugiej drutówki 90 i okrążający rdzenie drutówek 92. Szkielet ma przynajmniej jedną warstwę szkieletową, a korzystnie kilka warstw szkieletowych, wzmocnionych linkami metalowymi, rozciągających się ogólnie promieniowo i osiowo pomiędzy rdzeniami drutówek. Obszar ściany bocznej 50, mający gumową część 52 ściany bocznej, rozciąga się pomiędzy każdą z drutówek i odpowiednim bocznym brzegiem zespołu opasującego 60. Warstwa wyłożenia wewnętrznego 80, z gumowego materiału, pomaga oponie utrzymywać się w stanie napompowanym, na kole pojazdu.

Redukcja naprężeń na pierwszych zebrach wewnętrznych 32, zalecanej opony 30 według tego wynalazku, jest zilustrowana na wykresach graficznych, na figurach 9, 10 i 11. Połączony efekt budowy opony i użytych materiałów może być modelowany i analizowany przy zastosowaniu komputera. Wyniki dla naprężeń Sx w kierunku wzdłużnym x działających na pierwsze żebro wewnętrzne są pokazane na fig. 9. Naprężenia wzdłużne Sx dla opony odniesienia 10 są pokazane jako krzywa 110, a dla opony według niniejszego wynalazku są pokazane jako krzywa 130. Naprężenia są wykreślone w postaci wartości uśrednionych naprężeń na szerokości, w poprzek żebra, w funkcji odległości po obwodzie wzdłuz długości kontaktowej pierwszego zebra wewnętrznego. Żebro jest w kontakcie z powierzchnią podpierającą, a pomiary są odnoszone od środka długości kontaktowej (punkt zero). Te naprężenia wzdłużne pokazują, że tak opona odniesienia jak i opona wynaleziona, mają w przybliżeniu takie same naprężenia Sx w kierunku wzdłużnym. Naprężenia Sx także są powodowane wzrastającymi siłami oporu jazdy, działającymi na oponę według tego wynalazku.

186 432

Wyniki dla naprężeń Sy w kierunku bocznym y działających na pierwsze zebro wewnętrzne są pokazane na fig. 10. Naprężenia boczne Sy dla opony odniesienia 10 są pokazane, jako krzywa 210, a dla opony według niniejszego wynalazku są pokazane jako krzywa 230. Naprężenia są wykreślone w postaci wartości uśrednionych naprężeń na szerokości, w poprzek zebra, w funkcji odległości po obwodzie wzdłuż długości kontaktowej pierwszego zebra wewnętrznego. Żebro jest w kontakcie z powierzchnią podpierającą, a pomiary są odnoszone od środka długości kontaktowej (punkt zero). Te naprężenia boczne pokazują, że opona według niniejszego wynalazku posiada naprężenia Sy w kierunku bocznym dużo niższe niż naprężenia boczne w oponie odniesienia.

Wynik dla naprężeń Sz w kierunku normalnym z działających na pierwsze zebro wewnętrzne są pokazane na fig. 11. Naprężenia normalne Sz dla opony odniesienia 10 są pokazane jako krzywa 310, a dla opony według niniejszego wynalazku są pokazane jako krzywa 330. Naprężenia są wykreślone w postaci wartości uśrednionych naprężeń na szerokości, w poprzek żebra, w funkcji odległości po obwodzie wzdłuż długości kontaktowej pierwszego żebra wewnętrznego. Żebro jest w kontakcie z powierzchnią podpierającą, a pomiary są odnoszone od środka długości kontaktowej (punkt zero). Te naprężenia normalne pokazują, ze opona 30 według niniejszego wynalazku posiada naprężenia Sz w kierunku normalnym dużo mniejsze niż opona odniesienia 10.

Łączne naprężenia są obliczone jako dużo mniejsze dla opony według tego wynalazku. Rzeczywiste wartości badane mogą być porównywane z tymi wyliczonymi wartościami naprężeń, które mogą służyć dla weryfikacji udoskonaleń opony, według tego wynalazku, przewagi jej nad oponą odniesienia i innymi oponami znanymi w technice. Wyniki badań rzeczywistych wartości są również ujawnione w części opisu poniżej, dotyczącej wyników badań, i służą dla weryfikacji wyników obliczonych przez komputer, podanych na figurach 9, 10 i 11, przedstawiających ulepszenia zrealizowane przez niniejszy wynalazek.

Ulepszenie w zakresie występowania zjawiska nieprawidłowego zużywania się, jest generalnie realizowane przez powiązanie kilku poszczególnych ulepszeń. Naprężenia działające na żebro protektorowe, przy poszerzonej szerokości C żebra protektorowego i przy dodaniu obniżenia H tego żebra, odciążają od naprężeń wzdłużnych Sx pierwsze zebro wewnętrzne 32. Także, zmniejszając obniżenie H żebra protektorowego 38 według niniejszego wynalazku, w stosunku do tego stosowanego w oponie odniesienia 10, zmniejszymy zużywanie się żebra protektorowego 38 opony 30, co przynosi korzyści ze względu na dłuższy okres czasu pracy opony. Redukcja rozwartości szczeliny G, pomiędzy żebrem protektorowym 38 i pierwszym żebrem wewnętrznym 32, doprowadza do kontaktu wzajemnego i do wspomagania przez podparcie pierwszego żebra wewnętrznego, oraz do redukcji naprężeń bocznych Sy działających na pierwsze żebro wewnętrzne. Ponieważ zebro protektorowe i pierwsze zebro wewnętrzne właściwie blokują się razem kiedy są obciążone, efekty krawędzi żeber są wyeliminowane, oraz jest polepszenie stanu w zakresie działania naprężeń normalnych Sz na pierwsze żebro wewnętrzne. Ogólnie, zblokowanie wzajemne razem, powiększa wytrzymałość żebra protektorowego w stosunku do opony odniesienia, dodając odporności w warunkach jazdy, w których występują uderzenia i przyciemnia o podłoże. Zebra protektorowe bieżnika opony według niniejszego wynalazku początkowo zużywają się wolniej niż wąskie żebra opony odniesienia, z powodu ich wyższego wyeksponowania w kierunku promieniowym (obniżone promieniowe przesunięcie), co przyczynia się do pozostawania żeber protektorowych dłużej w okresie czasu pracy opony, w stanie, w którym przynoszą korzyści.

Tradycyjna opona lub opona odniesienia, znana w technice, była badana równolegle z oponą faktycznie taką samą jak opona konwencjonalna, ale posiadającą właściwości według niniejszego wynalazku. Opony były oponami przeznaczonymi do pracy w warunkach ciężkich, takiego samego rozmiaru 275/80 R22,5, o takim samym zakresie obciążeń i zastosowań; takie jak zostały określone w Standards of the 1997 Yearbook of The Tire and Rim Association, Inc. of Copley, Ohio.

Były tam dwie opony konwencjonalne i dwie opony według wynalazku, badane na mostach sterowania dwóch identycznych pojazdów dalekiego zasięgu, i zamieniane pomiędzy pojazdami dla skompensowania ewentualnych różnic wynikających z, wpływania na wyniki,

186 432 układów zawieszeń w pojazdach. Przedstawione dalej wyniki ilustrują ulepszenia dostarczone przez oponę według tego wynalazku.

Opona konwencjonalna i opona według tego wynalazku, mają faktycznie te same wymiary za wyjątkiem geometrii żeber wieńcowych i wąskich rowków wieńcowych (patrz fig. 6). Tabela I przedstawia parametry geometryczne opony konwencjonalnej i opony według tego wynalazku. Głębokości wąskich rowków wieńcowych są wykonane jako równe głębokości rowków na głównej szerokości bieżnika, czyli około 15 mm. Wycięcia, znajdujące się na bocznym zewnętrznym brzegu pierwszych żeber wewnętrznych były takie, że w oponie konwencjonalnej miały kąt odchylenia bocznego i kąt pochylenia, równe zero, a w oponie według wynalazku były wycięcia z kątem odchylenia bocznego L wynoszącym około 25 stopni (fig. 4) i z kątem pochylenia V wynoszącym około 10 stopni (fig. 7C). Współczynnik kształtu dla opony konwencjonalnej był 0,81, a dla opony według wynalazku miał wartość 0,22.

Opony były badane w sposób ciągły, dopóki zużycie na oponach konwencjonalnych nie doszło do takich wielkości, że było powodem wycofania z użytku tych opon. Opony pracujące po prawej stronie pojazdów, przy zamianach opon między pojazdami, były zakładane też na prawą stronę pojazdów. Podczas okresu badania, zastosowano kilka zamian.

Tabela I

Geometria wieńca badanej opony

Opona badana:	konwencjonalna	według wynalazku
Szerokość bieżnika opony TW:	197 mm	197 mm
Szerokość zebra wieńcowego C:	4,5 mm	12,0 mm
Obniżenie żebra H:	2,8 mm	1,5 mm
Szerokość wąskiego rowka G:	3,0 mm	1,0 mm
Pochylenie M:	0,3	0,2

Tabela II przedstawia względne wielkości zużycia dla każdego z żeber, opon na prawej stronie pojazdu, a tabela III przedstawia względne wielkości zużycia dla każdego z żeber, opon na lewej stronie pojazdu. Wielkości zużycia są podawane w odniesieniu do wielkości zużycia pierwszego wewnętrznego żebra, znajdującego się od strony zewnętrznej pojazdu, opony konwencjonalnej. W ostatnim wierszu tabel podane także zostały wartości względnego przebiegu opon, osiągnięte do chwili wycofania z użytku.

Tabela II

Względne maksymalne wielkości zużycia: opona prawa

Opona badana:	konwencjonalna	według wynalazku
Zebro 1 (I wewn.)	1,0	1,5
od zewn. pojazdu	(wart. odniesienia)
Zebro 2 (II wewn.)	1,0	1,5
Zebro 3 (środkowe)	1,0	1,5
Zebro 4 (II wewn.)	1,2	1,5
Żebro 5 (I wewn.)	2,5	1,7
od wewn. pojazdu
Względny przebieg	1,0	1,0
(przy wycofaniu)	(wart. odniesienia)

186 432

Tabela III

Względne maksymalne wielkości zuzycia: opona lewa

Opona badana:	konwencjonalna	według wynalazku
Żebro 1 (I wewn.)	1,0	0,6
od zewn. pojazdu	(wart. odniesienia)
Żebro 2 (II wewn.)	0,4	0,6
Zebro 3 (środkowe)	0,3	0,6
Zebro 4 (II wewn.)	0,4	0,6
Zebro 5 (I wewn.)	0,4	0,7
od wewn. pojazdu
Względny przebieg	1,0	1,5
(przy wycofaniu)	(wart. odniesienia)

Wyniki badań względnych wielkości zużycia, podane w tabeli II i w tabeli III, wykazują dużo bardziej równomierne zużywanie się nakroju odpowiednich żeber opony według tego wynalazku. Dla opon z prawej strony pojazdu zużycie maksymalne było na pierwszym żebrze wewnętrznym, na boku opony od strony wewnętrznej pojazdu. Obie prawe opony, konwencjonalna i według wynalazku, były wycofane z użytku po takim samym przebiegu, jednak zużycie opony według tego wynalazku wynosiło tylko 1,7/2,5x100=68 procent zużycia opony konwencjonalnej. Przy oponach z lewej strony pojazdu, zużycie maksymalne w oponie konwencjonalnej było na pierwszym żebrze wewnętrznym, na boku opony od strony zewnętrznej pojazdu. Przy oponie z lewej strony pojazdu według wynalazku, zużycie maksymalne było na pierwszym żebrze wewnętrznym, na boku opony od strony wewnętrznej pojazdu, jak poprzednio. Opona lewa według tego wynalazku była wycofana z użytku po przebiegu o 1,5/1,0x100=50 procent większym niż przebieg opony konwencjonalnej, a zużycie opony według wynalazku wynosiło tylko 0,7/1,0x100=70 procent zużycia opony konwencjonalnej. Te wyniki ilustrują gwałtowny wzrost odporności na zużycie opony według tego wynalazku.

Przy badaniach opon były robione pomiary naprężeń rzeczywistych, w celu porównania wyników z naprężeniami przewidywanymi, przy zastosowaniu modelu ze wszystkimi składnikami (FEM) i przy zastosowaniu komputera o wysokiej szybkości obliczeniowej. Wyniki naprężeń z obliczonych komputerowo wartości modelowych były już wcześniej ujawniane i omawiane, tak jak to przedstawiono na wykresach graficznych na figurach 9, 10 i 11. Nowe wykresy graficzne, pokazujące maksymalne naprężenia względne działające na pierwsze zebra wewnętrzne, wynikające z wartości uzyskanych przy badaniach wyników rzeczywistych, są zilustrowane na figurach 12, 13 i 14.

Wyniki badań rzeczywistych wartości naprężeń Sx, działających w kierunku wzdłużnym x na pierwsze żebro wewnętrzne, są pokazane na fig. 12. Naprężenia wzdłużne Sx dla konwencjonalnej opony są przedstawione jako krzywa 112, a dla opony według niniejszego wynalazku są przedstawione jako krzywa 132. Wyniki badań rzeczywistych wartości naprężeń Sy, działających w kierunku bocznym y na pierwsze zebro wewnętrzne, są pokazane na fig. 13. Naprężenia boczne Sy dla konwencjonalnej opony są przedstawione jako krzywa 212, a dla opony według niniejszego wynalazku są przedstawione jako krzywa 232. Wyniki badań rzeczywistych wartości naprężeń Sz, działających w kierunku normalnym z na pierwsze zebro wewnętrzne, są pokazane na fig. 14. Naprężenia normalne Sz dla konwencjonalnej opony są przedstawione jako krzywa 312, a dla opony według niniejszego wynalazku są przedstawione jako krzywa 332. Ogólny komentarz do poprzednio uzyskanych wartości naprężeń modelowych (FEM), wygenerowanych przez komputer, jest taki. że te wartości naprężeń na ogół pokrywają się z wartościami naprężeń otrzymanymi jako wyniki badań rzeczywistych wartości naprężeń. Faktem jest, ze wykresy graficzne są całkiem podobne. Tabela IV przedstawia po186 432 równanie pomiędzy wartościami względnymi naprężeń maksymalnych działających na pierwsze żebra wewnętrzne, dla opony konwencjonalnej i dla opony według tego wynalazku, dla wartości naprężeń Sx, Sy i Sz, w obu przypadkach opon.

Tabela iV

Wartości względne naprężeń maksymalnych działających na pierwsze zebra wewnętrzne

Opona badana:	konwencjonalna	według wynalazku
Naprężenia przewidywane (modelowe FEM):	wartości odniesienia:
Sx	1.0	0,86
Sy	1,0	0,60
Sz	1,0	0,70
Naprężenia rzeczywiste (uzyskane z badań):	wartości odniesienia:
Sx	1,0	0,58
Sy	1,0	0,59
Sz	1,0	0,71

We wszystkich przypadkach, wartości naprężeń maksymalnych są mniejsze w oponie według tego wynalazku niż wartości naprężeń maksymalnych w oponie konwencjonalnej. Na ogół, zanotowane wielkości spadków wartości Sx, Sy i Sz, są takie same dla opony według tego wynalazku, przy porównywaniu jej z oponą konwencjonalną, w obu przypadkach. Naprężenia normalne Sz są istotne przy kontrolowaniu zużycia występującego na pierwszych zebrach wewnętrznych opony. Te wyniki uzyskane z badań weryfikują znaczenie żeber protektorowych według tego wynalazku, w zakresie obniżania zużycia i wydłużania czasu użyteczności opony.

Chociaż zalecany przykład według tego wynalazku został tu opisany przy użyciu specyficznych terminów technicznych, taki opis jest zrobiony jednak tylko dla celów ilustracyjnych, zrozumiałe jest więc, że bez wychodzenia poza zakres i myśl przewodnią dalej następujących zastrzeżeń patentowych, mogą być robione warianty i dokonywane zmiany.

186 432

Ο ο

1111111 π ι η

tPPPitm

ΓίίίΨΓπίΐΡ ϋΡ-Ρέέί^ ζ&

>.

c ο

ο.

ο

'2^

2\ d

ο λ:

2* □

ζ_| φ

Π1Π ΓΓΓΓΓΓ

'^ΓΐΉΤΤΎΤΤίϊ

Ył· ν

ΜU

Ή

-Yk

WPT777T7

ob ίχ

_. **»4

186 432

<££>

^Fis. 7B

°brot *£ 7_C ow

186 432

co ο

ΟΙ Ο CJ Μ· ο ό ο _ ο eUEMApiΑΘΖad * ( JEq) xg eyuazfeadeN co o

I ο

CD

Ο co ο

CM

Ο σ5 ο

ρ

CM Φ

I -Ρ C ο

I \ω ο

cH go

I ο

co co o

i

Fig· 9

186 432

Ο 1 <

oh • r—Μ

186 432

euoz JSTin otuszójdeN ! <eq)xs co

3=

Ο

4-)

CO

4->

c ο

\ϋ

Ο

W) rM α

Od r—I oh • ^—4

U-.

186 432

τ—-Μ ob * T“4

Ph

186 432

-100 -50 0 50 100

Długość kontaktowa (_mm)

186 432

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia paten to we

1. Opona do dużych obciążeń, posiadająca bieżnik, szkielet rozciągający się pomiędzy rozstawionymi osobno rdzeniami drutówek opony, środkowy obszar wieńcowy na zewnętrznej stronie szkieletu z zespołem opasującym pomagającym w podparciu bieżnika przy kontakcie z powierzchnią podpierającą, znamienna tym, ze zawiera liczne zebra główne (32, 34, 36) uformowane przez główne rowki bieżnika (42, 44), rozciągające się w kierunku obwodowym wokół zewnętrznej powierzchni opony (30), formujące główną szerokość bieżnika na powierzchni bieżnika służącej do stykania się z powierzchnią podpierającą, zebro protektorowe (38) służące do stykania się z powierzchnią podpierającą przy każdej bocznej stronie głównej szerokości bieżnika, przy czym żebro protektorowe (38) jest oddzielone od wymienionych żeber głównych przez wąski rowek wieńcowy posiadający wymiar szerokości rowka nie większy niż około 1,5 milimetrów; zebro protektorowe (38) posiada szerokość powierzchni w przedziale od około 2,5 procent do około 12 procent szerokości bieżnika, ponadto żebro protektorowe (38) ma obniżenie powierzchni zewnętrznej określone przez przesuniecie, w kierunku promieniowym, od czoła poprzecznego profilu żeber głównych (32, 34, 36), przy czym przesunięcie ma wymiar o wartości w przedziale od około 0,5 milimetra do około 2,0 milimetrów kiedy opona jest nowa, wymienione zebro protektorowe (38) ma współczynnik kształtu (SF) zdefiniowany jako wymiar głębokości (D-H) wąskiego rowka wieńcowego (48), pomnożony przez pochylenie (M) zewnętrznej części wieńcowej zebra peotektorowego (38), podzielony przez wymiar szerokości powierzchni bocznej (C), wyrażony wzorem SF=(D-H)xM/C, posiadający wartość od około 0,05 do około 0,50, przy czym obciążenie działające na oponę (30) jest podpierane w zwiększonej części przez żebro protektorowe (38), po to by złagodzić naprężenia występujące na, przynajmniej, pierwszym zebrze wewnętrznym, należącym do żeber głównych (32, 34, 36).
2. Opona według zastrz. 1, znamienna tym, że żebro protektorowe (38) ma szerokość powierzchni w przedziale od około 5 procent do około 10 procent głównej szerokości bieżnika.
3. Opona według zastrz. 1, znamienna tym, ze zebro protektorowe (38) ma szerokość powierzchni o wartości wymiarowej w przedziale od około 10 milimetrów do około 17 milimetrów.
4. Opona według zastrz. 1, znamienna tym, ze obniżenie wymienionego zebra protektorowego (8) jest przesunięciem w kierunku promieniowym o wartości wymiarowe od około 1,0 milimetra do około 1,5 milimetra.
5. Opona według zastrz. 1, znamienna tym, że wymiar szerokości wąskiego rowka wieńcowego (48) ma wartość w przedziale od około 0,2 milimetra do około 1,5 milimetra, tak żeby żebra protektorowe (38) stykały się z pierwszymi żebrami wewnętrznymi podczas prostoliniowej jazdy do przodu.
6. Opona według zastrz. 5, znamienna tym, ze wąski rowek wieńcowy (48) ma wymiar głębokości rowka w przedziale wartości od około 90 procent do około 110 procent głębokości głównych rowków bieżnika (42, 44), przy czym głębokość rowka jest mierzona w kierunku promieniowym od powierzchni bieżnika żeber głównych.
7. Opona według zastrz. 6, znamienna tym, że wąski rowek wieńcowy (48) ma gładką powierzchnię wnętrza włącznie z rozszerzoną częścią położoną najgłębiej w kierunku promieniowym na głębokości wąskiego rowka wieńcowego (48), przy czym rozszerzona część gładkiej powierzchni wnętrza ma promień o wielkości przynajmniej 1,0 milimetr.
8. Opona według zastrz. 1, znamienna tym, że wąskie rowki wieńcowe (48), każdy z nich, mają część rozszerzoną przy końcu wąskiego rowka (48) skierowanym promieniowo ku wnętrzu, a część rozszerzona ma gładką zakrzywioną powierzchnię wnętrza o promieniu posiadającym wartość wymiarową przynajmniej 1,0 milimetra, służącą do zmniejszania możliwości występowania pęknięć, przy końcu skierowanym promieniowo ku wnętrzu.

186 432
9. Opona według zastrz. 1, zna mienna tym, że szerokość rowka jest nie wi ękeza niz około 1,0 milimetra.
10. Opona według zastrz. 8, znamienna tym, że szerokość rowka ma wartość wymiarową w przedziale od około 0,2 milimetra do około 1,0 milimetra.
11. Opona według zastrz. 8, znamienna tym, ze szerokość rowka ma wartość wymiarową w przedziale od około 0,2 milimetra do około 0,4 milimetra.
12. Opona według zastrz. 1, znamienna tym, że zebra główne (32, 34, 36) zawierają wycięcia przy obu brzegach bocznych głównej szerokości bieżnika, rozciągające się na boki od wąskich rowków wieńcowych (48), z kierunkami ułożenia odpowiadającymi kierunkowi obrotów opony, nachylone pod bocznym kątem od około 15 stopni do 35 stopni, i posiadające kąt odchylenia w kierunku tylnym od linii normalnej do powierzchni bieżnika, o wartości w przedziale od zero stopni do około 20 stopni.
13. Opona według zastrz. 1, znamienna tym, że współczynnik kształtu (SF) żebra protektorowego, ma wartość około 0,2.
14. Opona do dużych obciążeń, do samochodów ciężarowych, stosowana w moście sterowania samochodu dalekiego zasięgu, posiadająca bieżnik opony, znamienna tym, że bieżnik opony zawiera: część główną bieżnika posiadającą co najmniej cztery zebra obwodowe na głównej szerokości bieżnika, wśród których są pierwsze żebra wewnętrzne, pooddzielane przez rowki główne mające wymiar głębokości rowka, rozciągające się wokół powierzchni zewnętrznej opony, powierzchnia bieżnika głównej części bieżnika określa profil boczny bieżnika głównego, pomiędzy brzegami bocznymi głównej szerokości bieżnika, parę żeber protektorowych, po jednym przy każdym z brzegów bocznych, pooddzielanych od pierwszych żeber wewnętrznych przez wąskie rowki wieńcowe, z których każdy przylega do jednego z brzegów bocznych, każde zebro protektorowe ma wymiar szerokości powierzchni bocznej w przedziale wartości pomiędzy od około 10 milimetrów do około 17 milimetrów, wąskie rowki wieńcowe posiadają wymiar szerokości bocznej w przedziale wartości pomiędzy od około 0,2 milimetra do około 1,5 milimetra, oraz wymiar głębokości wąskiego rowka pomiędzy od około 90 procent do około 110 procent głębokości rowka głównego, tak żeby zebra protektorowe stykały się z wymienionymi pierwszymi zebrami wewnętrznymi podczas prostoliniowej jazdy do przodu obciążonej opony, przy czym wąski rowek wieńcowy ma część rozszerzoną wąskiego rowka, znajdującą się przy końcu skierowanym promieniowo ku wnętrzu, służącą do zmniejszania możliwości występowania pęknięć, przy końcu skierowanym promieniowo ku wnętrzu, żebro protektorowe posiada obszar powierzchniowy obniżony w kierunku promieniowym do wewnątrz opony, wyznaczony przez promieniowe przesunięcie od równomiernie rozpościerającej się powierzchni profilu bocznego, przesunięcie ma wartość wymiarową w przedziale od około 0,5 milimetra do około 1,5 milimetra, przy czym obciążenie działające na oponę jest podpierane w zwiększonej części przez zebra protektorowe, po to by złagodzić naprężenia występujące na, przynajmniej, pierwszym zebrze wewnętrznym, należącym do żeber głównych.
15. Opona według zastrz. 14, znamienna tym, ze część rozszerzona, wymienionego wąskiego rowka wieńcowego, ma gładką zakrzywioną powierzchnię wnętrza z promieniem o wartości wymiarowej przynajmniej 1,0 milimetr.
16. Opona według zastrz. 14, znamienna tym, że wymiar szerokości bocznej wymienionego wąskiego rowka wieńcowego jest nie większy niż około 1,0 milimetr.
17. Opona według zastrz. 14, znamienna tym, ze każde z pierwszych żeber wewnętrznych zawiera wycięcia znajdujące się wzdłuz zewnętrznego brzegu w kierunku osiowym, rozciągające się pod kątem bocznym od około 15 stopni do około 35 stopni od linii normalnej do wąskiego rowka wieńcowego, oraz odchylone w kierunku do tyłu od normalnej linii do powierzchni bieżnika pod kątem od około 5 stopni do około 15 stopni.
18. Opona według zastrz. 14, znamienna tym, że zebro protektorowe ma współczynnik kształtu (SF) zdefiniowany jako wymiar głębokości (D-H) wąskiego rowka wieńcowego, pomnożony przez pochylenie (M) wieńcowej części zewnętrznej zebra protektorowego, podzielony przez wymiar szerokości powierzchni bocznej (C), wyrażony przez równanie SF=(D-H)xM/C, posiadający wartość około 0,2.

186 432
19. Opona według zastrz. 15, znamienna tym, że obszar powierzchniowy zebra protektorowego jest powierzchnią pochyloną w kierunku promieniowym do wewnątrz, od profilu bocznego posiadającego przesunięcie w kierunku promieniowym przy wąskim rowku wieńcowym, a kąt pochylenia ma wartość mniej sząniz około 15 stopni.
20. Opona według zastrz. 19, znamienna tym, ze kąt pochylenia ma wartość zero stopni, ustalając promieniowe przesunięcie o niezmieniającym się wymiarze, od bocznego profilu.