NO312184B1

NO312184B1 - Piggfritt dekk

Info

Publication number: NO312184B1
Application number: NO19985506A
Authority: NO
Inventors: Chishiro Tanabe; Yuji Yamaguchi
Original assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1995-06-08
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 2002-04-08
Also published as: DE69632923D1; EP0747242A1; NO20016363D0; DE69630241D1; NO314347B1; NO20016362D0; NO315228B1; NO962275L; DE69609454T2; EP0914974A2; EP0914974B1; NO20016360D0; NO304504B1; EP0914975A2; NO20016362L; DE69632923T2; NO20016363L; US6408911B1; NO20016360L; DE69630241T2

Description

Oppfinnelsen angår et piggløst pneumatisk dekk med utmerket kjøreytelse på veier dekket helt eller delvis med is og/eller snø (heretter omtalt som "isdekte veier").

Bakgrunn

Siden bruk av piggdekk er underlagt forbud er det gjort ulike forbedringer på dekkbanen for å oppnå piggfrie dekk med forbedret ytelse.

Banen i et piggfritt dekk som anvendes til kjøring på isdekte veier har et flertall (3-5) mindre hovedspor som rager i omkretsretningen og et stort antall mønsterspor som krysser hovedsporene, for slik å danne blokk-formete øysegmenter mellom dem. For å fremme ytelsen av dekket på islagte overflater er det forsynt mange seip (eng.: "sipes") i øysegmentene for slik å øke den kumulative lengden av kantene (heretter omtalt som "kantsegment") på øysegmentene.

Når det er etablert mange sideseip som krysser over øysegmentene for slik å fremme kjøre- og bremseytelsen hos dekket på isdekte overflater, vil den totale stivheten av blokkene reduseres selv om kantsegmentet av øysegmentet øker. Dette øker muligheten for at det finner sted en avflising i blokkene på dekk brukt under tøff belastning, slik som dekk for lastebiler og busser, som brukes under stort indre trykk og stor belastning. I dekk for personbiler, har øyelementer, som er deler av hver blokk fint inndelt av seip, en tendens til å bøyes ned under påvirkning av sentrifugalkraft (svinging), som fører til redusert kjøre-stabilitet grunnet et redusert effektivt bakkekontaktareal.

Det er derfor nødvendig å opprettholde stivheten av øysegmentene selv når det fore-ligger mange seip. For eksempel et dekk beskrevet i JP patentsøknad 2-200503 anvender seip som rager i sideretning der hvert seip har en ende som avsluttes i øysegmentet (dvs. kun en ende av hvert seip er åpnet mot et hovedspor) for på denne måten å opprettholde stivheten i hvert øysegment selv når tettheten av seip øker.

Når bare en ende av hvert seip er åpnet mot hovedsporet, vil imidlertid stivheten av hvert øysegment reduseres for mye dersom det er formet mange seip for å oppnå en ønsket kanteffekt.

Oppfinnerne bak foreliggende søknad har i detalj studert stivheten i øysegmenter forsynt med seip og har funnet at når antall seip økes for å oppnå en ønsket kanteffekt vil stivheten i sideendeområdet av hvert øysegment reduseres mer enn forventet enn sammenliknet med det sentrale område av øysegmentet, og at selv når seipene er formet slik at hver av dem strekker seg fra en sidekant av dens tilhørende øy vender mot et hove3dspor til et punkt nær den andre sidekant av samme som vender mot et annet hovedspor, kan ikke reduksjonen i stivheten hindres fullstendig.

Formål

Formålet med oppfinnelsen er å framskaffe et piggløst pneumatisk dekk som opprett-holder stivheten i øysegmenter selv når det er etablert mange seip for slik å framskaffe forbedret kjørestabilitet og ytelse hos dekket på isdekte veier og samtidig hindrer avflising eller avkutting av øysegmenter.

Oppfinnelsen

Formålet oppnås med et dekk i samsvar med den karakteriserende delen av patentkrav 1.

Et piggfritt pneumatisk dekk med et flertall blokkformete øysegmenter formet på en sylindrisk bane som rager mellom to sidevegger, hvilke øysegmenter oppviser seip som rager i sideretning og er adskilt av et flertall hovedspor som rager i dekkets omkretsretning samt av en rekke mønsterspor. Banen har minst to gummilag med ulik hardhet, og volumforholdet mellom hard gummi og myk gummi er større i et område der den totale projiserte lengden av deler av seipene innenfor nevnte område er større enn i de resterende områder, enn i de resterende områder. Hvert øysegment omfatter et første seip som rager fra en første sideende av øysegmentet, gjennom et første kantområde til en første sideende hovedsakelig dekkets aksialretning og forgrenes i et flertall grensegmenter ved et første grenseområde mellom det første kantområdet og det midtre området, hvorved hvert grensesegment rager gjennom det midtre området til et punkt i nærheten av det andre grenseområdet mellom det midtre området og et andre kantområde. Hvert øysegment omfatter videre et andre seip som rager fra en andre sideende av øysegmentet hovedsakelig i dekkets aksialretning og gjennom det andre kantområdet inntil den andre sideenden, for derved å entre det midtre området.

Generelt anvender banen i et dekk en tolags struktur bestående av et dekklag av gummi og et basislag av gummi for slik å fremme den varmegenererende ytelse av dekket. De foreliggende oppfinnerne fant at når den ovennevnte to-lags struktur modifiseres slik at i et område der den totale projiserte lengden av deler av seip innenfor dette området er større enn den i de resterende områdene, er volumforholdet mellom hard gummi og myk gummi større enn i de resterende områder, stivheten i hvert øysegment forhindres i å reduseres, og at denne konstruksjonen gjør det mulig å oppnå ønsket kjøre- og bremse-effekt, særlig på isdekte overflater, og samtidig hindre avflising av blokker og reduksjon av kjørestabilitet.

I lys av det ovenstående framskaffer et tredje aspekt ved oppfinnelsen et piggfritt

pneumatisk dekk der et flertall blokkformete øysegmenter hver med seip er framskaffet på en sylindrisk bane som strekker seg mellom to ringformete sidevegger. Banen har minst to gummilag med ulik hardhet. I et område der den totale projiserte lengdén av deler av seipene innenfor dette orådet er større enn den i de resterende områder, er volumforholdet mellom hard gummi og myk gummi større enn i de resterende områder.

Eksempler på utforming av hvert seip omfatter en rett form, en bølgeform, en sikksakk-form, en krokliknende form og en gaffelliknende form. Disse formene kan brukes alene eller i kombinasjon.

I det etterfølgende er det beskrevet detaljer ved det piggfrie pneumatiske dekket i henhold til det tredje aspekt ved oppfinnelsen.

I dekket i henhold til det tredje aspekt ved oppfinnelsen, i et område der den totale projiserte lengden av seipene innenfor dette området er større enn for de i de øvrige områder, er volumforholdet mellom hard gummi og myk gummi større enn i de øvrige områder. Siden en reduksjon i stivheten i øysegmentet forårsaket av etablering av seip kan forhindres ved nærvær av hard gummi, kan en sikre stivheten av det blokkformete øysegmentet.

Når et mykt gummilag er anbrakt på overflata av banen og et hardt gummilag er anbrakt radielt innover fra det myke gummilaget, er det myke gummilaget lokalisert ved overflata godt festet til den litt ujevne overflata av en islagt veibane, og fører til økt gripeeffekt. Det kan følgelig oppnås økt trekkraft og bremsekraft.

Siden den harde gummi øker stivheten av hvert blokkformet øysegment, blir bøyning av øysegmentet dempet for slik å sikre ønsket kjørestabilitet. Øysegmentet hindres også mot avflising.

Det er følgelig mulig å framskaffe ønsket kjøre- og bremseytelse, særlig på isdekte overflater, og samtidig løse problemene med redusert kjørestabilitet og blokkavflising.

I henhold til et fjerde aspekt ved oppfinnelsen har det piggfrie pneumatiske dekk i henhold til det tredje aspekt et flertall blokkformete øysegmenter som hver har første og andre seip. Det første seipet rager fra en første sideende av øysegmentet for deretter å passere gjennom et første kantområde inntil den første sideenden generelt i aksialretningen av dekket og forgrenes i et flertall grensegmenter ved et første grenseområde mellom det første kantområdet og det midtre området. Hvert grensegment rager gjennom det midtre området til et punkt i nærheten av et andre grenseområde mellom det midtre området og et andre kantområde. Det andre seipet rager fra en andre sideende generelt i aksialretning for slik å rage gjennom det andre kantområdet inntil den andre sideenden for derved å komme inn i det midtre området.

I det etterfølgende er det fremsatt detaljer vedr. dekket ifølge det fjerde aspektet ved oppfinnelsen.

I det piggfrie pneumatiske dekket i henhold til det fjerde aspekt ved oppfinnelsen er det framskaffet første og andre seip som strekker seg fra begge sideender av hvert øysegment i motsatte retninger. Derfor er det midtre området av hvert øysegment i omkretsretningen inndelt i mange øysegmenter av et flertall grensegmenter og det andre seipet. I kontrast er øysegmentet i hvert kantområde inndelt i kun to deler av første og andre seip. Det kan følgelig oppnås en stor kantkomponent i det midtre området av øysegmentet og det opprettholdes en ønsket stivhet i kantområdene.

Som beskrevet foran, for å øke kantkomponenten i et piggfritt dekk for slik å forbedre ytelsen på isdekte overflater (heretter benevnt som "is-ytelse"), er det effektivt at banedelen av dekket er utformet av blokkformete øysegmenter oppdelt av et flertall hovedspor som strekker seg i omkretsretningen og en rekke mønsterspor som strekker seg i en retning slik at de krysser hovedsporene, og å etablere mange seip i sideretning i hvert blokkformet øysegment.

Sideseip er generelt klassifisert i to typer, dvs. både seip med åpne ender (åpne seip) som krysser øysegmentene fullstendig, og seip med én åpen ende hvis første ende åpner inn i et hovedspor og hvis andre ende avsluttes inne i øysegmentet. Det førstnevnte seipet har den fordel at de kan øke kantkomponenten mer enn det sistnevnte. Den førstnevnte seiptypen har imidlertid den ulempe at slitasjemotstanden mot partiell slitasje og kjørestabilitet på tørr vei (heretter benevnt som "tørr kjørestabilitet") etablert av de førstnevnte seip er mindre enn for den sistnevnte seipypen på grunn av den reduserte stivhet i hvert øysegment. I motsetning til dette har den sistnevnte seipypen den ulempe at kantkomponenten etablert av den sistnevnte seipypen er mindre enn hva tilfellet er ved bruk av den førstnevnte typen. Den sistnevnte lamelltypen har den fordel at slitasjemotstanden mot partiell slitasje og tørr kjørestabilitet etablert av den sistnevnte seiptypen er større enn hva tilfellet er ved bruk av den sistnevnte seipypen på grunn av at stivheten i hvert øysegment reduseres på grunn av etableringen av seipene. Selv om seipypen med to åpne ender og typen med bare en åpen ende begge har ulemper, er disse ulempene av underordnet betydning.

Uavhengig av hvilken type sideseip må det anbringes blader for å forme seip inne i hver forsenkning for å forme et blokkformet øysegment, som etableres i en form for vulkani-sering når det skal framstilles dekk med slike sideseip. Siden seip-produserende blader er svært tynne plater er stivheten av disse vanligvis ikke tilstrekkelig. Der finnes derfor en mulighet for at bladene bøyes under vulkaniseringsprosessen.

Dette problemet avhenger av typen dekk som skal framstilles. I dekk for tung belastning slik som dekk for lastebiler og busser, er dybden av hvert seip stor og hardheten i bane-gummien er stor. Følgelig utøves en stor kraft på banen under vulkaniseringsproseessen for derved å forårsake bøyning av blader.

Det ovennevnte problemet avhenger også av typen seip. Når det formes kun seip av typen med én åpen ende er bare to av fire sider ved hvert blad festet til en forsenkning (dvs. når det formes seip av typen med én åpen ende er bare en av langenden av hvert blad festet), og støttestivheten hos hvert blad reduseres og fører til bøyning av blader.

Siden delen av hvert blad som motsvarer bunnen av et sideseip har et kolbeformet tverrsnitt, har bunnen av et sideseip formet av bladet også et kolbeformet tverrsnitt slik at is-ytelsen av dekket kan opprettholdes på et tilfredsstillende nivå. I detalj, når sideseipet har minst én bøyd del for slik å forme et seip med en bøyd form, vil vanndreneirngsytelsen reduseres grunnet kontakt av kantområdene av sideseipet. På isete veier kan det derfor skje at friksjonskoeffisienten u i dekket reduseres med en ledsagende reduksjon av is-ytelsen. I den foreliggende utførelsen er en del av hvert blad som motsvarer bunnen av et tilsvarende sideseip formet med et kolbeformet tverrsnitt for slik å forme tverrsnittet av bunnen av et tilsvarende sideseip med en kolbeliknende form, hvorved vanndreneirngsytelsen fra bunnen av seipet kan forbedres. På denne måten kan en øke friksjonskoeffisienten u på isete veier og opprettholde en utmerket is-ytelse.

Siden bunndelen av hvert sideseip har et kolbeformet tverrsnitt kan en fordele belastning som utøves på bunndelen. Det er derfor mulig å forhindre dannelse av sprekker i bunndelen av hvert seip.

Disse og andre formål, trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil framgå i nærmere detalj av den etterfølgende beskrivelse og krav i tilknytning til figurene som viser foretrukne utførelser av oppfinnelsen.

Oppfinnelsen er i det etterfølgende beskrevet med henvisning til figurer, der

figur 23 er ei planskisse av banen i et piggfritt dekk i henhold til en sekstende utførelse

av oppfinnelsen,

figur 24 er ei planskisse av et blokkformet øysegment i det piggfrie dekket i henhold til

den sekstende utførelsen,

figur 25 er ei tverrsnittsskisse av den blokkformete øysgementdelen vist i figur 24 tatt

langs linja 3-3 i figur 24,

figur 26 er ei tverrsnittsskisse av den blokkformete øysegmentdelen vist i figur 24 tatt

langs linja 4-4 i figur 24,

figur 27 er ei planskisse av en blokkformet øysegmentdel i et piggfritt pneumatisk dekk

i henhold til en syttende utførelse av oppfinnelsen,

figur 28 er ei planskisse av en blokkformet øysegmentdel i et piggfritt pneumatisk dekk

i henhold til en attende utførelse av oppfinnelsen,

Oppfinnelsen er i det etterfølgende beskrevet i form av foretrukne utførelser.

I det etterfølgende er det framsatt en beskrivelse av et piggfritt pneumatisk dekk i henhold til oppfinnelsen med henvisning til figur 23-26. Det piggfrie dekket i henhold til denne utførelsen brukes for lastebiler og busser og har for eksempel følgende skjellettstruktur. En radialstamme av ett enkelt eller noen få sjikt er anbrakt mellom to sidevegger. I hvert sjikt er det anbrakt ståltråder slik at de krysser ekvatorialplanet for dekket i hovedsakelig rette vinkler. Det er også etablert en rekke sjikt (vanligvis fire) radielt utover fra den radielle stammen ved spissdelen av denne. Hvert sjikt omfatter ikke-forlengbare tråder slik som ståltråder orientert på skrå i en liten vinkel med hensyn til ekvatorialplanet og som er lagt oppå hverandre slik at deres tråder krysser hverandre.

Den radielle stammen strekker seg mellom et par trådkjerner for å danne en toroidal form. En dekkbane er anbrakt radielt utover fra beltesjiktet i dekket.

Som vist i figur 23 har det piggfrie pneumatiske dekket i henhold til oppfinnelsen et flertall blokk-formete øysegmenter 118 formet på en sylindrisk bane 112 som strekker seg mellom to sidevegger (ikke vist). Øysegmentene 118 er atskilt av et flertall hovedspor 114 som rager i omkretsretningen samt av et flertall mønsterspor 116.

Hvert øysegment 118 har et første seip 120 og et andre seip 121, som vist i figur 24.

Det første seipet 120 har et kantsegment 120a og to grensegmenter 120b. Kantsegmentet 120a rager i aksialretningen (inkidert med pil A) fra en første sideende 118a som vender mot et første hovedspor 114, mot et andre hovedspor 114 og fram til et grenseområde mellom et første kantområde 124 og det midtre området 122 av øysegmentet 118, der kantsegmentet 120a forgrenes i motsatte retninger i omkretsretningen (indikert med pil B) i dekket for å danne grensegmentparet 120b. Hvert av disse grensegmentene 120b bøyes ved et punkt P og løper i aksialretning (indikert med pil A) og passerer deretter gjennom det midtre området 122 og fram til grenseområdet mellom det midtre området 122 og et andre kantområde 124.

Det andre seipet 121 strekker seg fra en andre sideende 118b som vender mot det andre hovedsporet 114, strekker seg mot det første hovedsporet 114 i aksialretning og avsluttes ved en posisjon forskjøvet til venstre fra sentrum av det midtre området 122, som vist i figur 24. Dybden av første og andre seip 120 og 121 er mindre enn for hovedsporene 114.

Som et resultat er hvert kantområde 124 av øysegmentet 118 delt i to øy elementer 124a som hver har omlag samme omkretslengde, mens det midtre området 122 av øysegmentet 118 er delt i fire øyelementer 122a som hver har omlag samme omkretslengde.

I denne utførelsen er det foretrukket at bredden i aksialretning Ws av hvert kantområde i hvert øysegment 118 er fra 1/9 til 1/3 av hele bredden i aksialretningen W av øysegmentet 118, og at bredden i aksialretningen Wc av det midtre området 8 derfor er fra 1/3 til 7/9 av hele bredden i aksialretningen W av øysegmentet 118.

Som vist i figurene 25 og 26 har banen 112 i dekket i denne utførelsen en dekke/bunn-utførelse, der banen 112 består av et bunnlag 126 og et dekkelag 130.

Hardheten i gummien i bunnlaget 126 er satt til å være større enn for gummien i dekkelaget 130. For å kompensere for reduksjonen i stivhet i hvert øysegment forårsaket av seipene, er tverrsnittsformen av bunnlaget 126 bestemt slik at volumforholdet av hard gummi i bunnlaget 126 varierer avhengig av posisjoner. I et område der den totale projiserte lengden av deler av seipene innenfor det området er større enn i de resterende områdene, er volumforholdet av hard gummi i bunnlaget 126 større enn for i de resterende områdene. I denne utførelsen trenger den harde gummi i bunnlaget 126 inn i dekkelaget 130 i det midtre området av det blokkformete øysegmentet 118 for slik å øke volumforholdet av hard gummi i det midtre området. I den foreliggende oppfinnelsen har gummien i dekkelaget 130 en hardhet på 60°, mens gummien i bunnlaget 126 har en hardhet på 65 ° (JIS = Japansk Industri-Standard, Spring Hardness (Type A)).

Selv om det er formet et antall seip i det midtre området 122, er stivheten i det blokk-formete øysegmentet 118 opprettholdt fordi volumforholdet av hard gummi for bunnlaget 126 er økt i det midtre området 122 for slik å kompensere for reduksjonen av stivhet i øya i det midtre området 122. Derfor vil en kunne forhindre blokkavflising i dekk for tøffere anvendelser, slik som i dekk for lastebiler og busser. I dekk for personbiler er øyelementer inndelt av seip forhindret fra bøyning under svingning for derved å sikre kjørestabilitet.

Det er mulig å gjøre gummien i bunnlaget 126 mykere enn gummien i dekkelaget 130.1 dette tilfellet setter en i det midtre området 122 volumforholdet av hard gummi i dekkelaget 130 høyere enn for gummien i bunnlaget 126.

I det etterfølgende er det framsatt en beskrivelse av et piggfritt pneumatisk dekk for lastebiler og busser i henhold til en syttende utførelsesform av oppfinnelsen med henvisning til figur 27. Deler som er identisk med de som er vist i tidligere utførelser er betegnet med samme henvisningstall, og en beskrivelse av disse er derfor utelatt.

I kontrast til den sekstende utførelsen der hvert grensegment 120b bøyes i rette vinkler ved et punkt P for å løpe i aksialretningen, er i den foreliggende utførelsen hvert grensesegment 120b avbøyd i en kurve for på denne måten å rage inn i det midtre området 122, som vist i figur 27.

I det etterfølgende er det framsatt en beskrivelse av et piggfritt pneumatisk dekk for lastebiler og busser i henhold til en attende utførelse av oppfinnelsen med henvisning til figur 28. Deler som er identiske med de vist i de tidligere utførelsene er betegnet med samme henvisningstall, og en beskrivelse av disse er derfor utelatt.

I kontrast til den sektstende utførelsen der hvert seip har en rett form, har i den foreliggende utførelsen hvert seip en avrundet bølgeform, som vist i figur 28.

For å evaluere ytelsen av dekkene fra den sekstende utførelsen beskrevet foran (figur 23) til og med den trettiåttende utførelsen (figur 52), ble det utført en isbremsetest, en blokkavflisingstest og en våt-test ved bruk av en enkelt dekktype for lastebiler og busser i henhold til utførelsene foran samt fem typer referansedekk for lastebiler og busser. Alle dekkene hadde dimensjon 11R22.5.

Det ble dessuten utført en isbremsetest, en våt-test og en test på kjørestabilitet ved bruk av to dekktyper for personbiler i henhold til utførelsene foran samt fire typer referansedekk for personbiler. Alle dekkene hadde dimensjon 185/70 RI 3.

Is-bremsetest: Dekkene som skulle testes ble festet til et kjøretøy og det ble utført brå-bremsing (til låst tilstand) mens kjøretøyet kjørte på en isbelagt testbane med en hastighet på 20 km/h. Avstanden fra et punkt der bremsingen startet til et punkt der kjøretøyet sto helt stille ble målt.

Blokk-avflisingstest: En testkjører førte et kjøretøy på en asfaltbelagt vei med en gjennomsnittshastighet på 60 km/h over en distanse på 20.000 km, og graden av blokkavflising ble undersøkt visuelt etter kjøring.

Våt-test: En testkjører førte et kjøretøy på en våt veibane og evaluerte ytelsen basert på følelse under kjøring.

Kjørestabilitets-test: En testkjører førte et kjøretøy på en tørr vei og evaluerte stabiliteten basert på følelse under kjøring.

Resultatene fra testen beskrevet foran viser at pneumatiske dekk for personbiler i henhold til utførelsen kan framskaffe tilstrekkelige friksjonsegenskaper og bremseytelse på isdekte flater samt utmerket kjørestabilitet, og at de pneumatiske dekkene for lastebiler og busser i henhold til utførelsen kan gi tilstrekkelige friksjonsegenskaper og bremseytelse på isdekte flater og samtidig hindre avflising av øysegmenter.

Som beskrevet foran kan de pneumatiske dekkene i henhold til oppfinnelsen opprettholde stivheten i de blokkformete øysegmentene selv når kantkomponenten økes. Dette fremmer ytelse på is mens en samtidig hindrer blbkkavflising og reduksjon av kjørestabilitet, som har vært ansett som et problem som kan opptre dersom kantkomponenten økes.

Claims

1. Piggfritt pneumatisk dekk med et flertall blokkformete øysegmenter (118) formet på en sylindrisk bane (112) som rager mellom to sidevegger, hvilke øysegmenter (118) oppviser seip som rager i sideretning og er adskilt av et flertall hovedspor (114) som rager i dekkets omkretsretning samt av en rekke mønsterspor (116),

karakterisert ved at

banen (112) har minst to gummilag med ulik hardhet,

at volumforholdet mellom hard gummi og myk gummi er større i et område der den totale projiserte lengden av deler av seipene innenfor nevnte område er større enn i de resterende områder, enn i de resterende områder, og

at hvert øysegment omfatter

et første seip (120) som rager fra en første sideende (118a) av øysegmentet (118), gjennom et første kantområde (124) til en første sideende hovedsakelig i dekkets aksialretning og forgrenes i et flertall grensegmenter (120b) ved et første grenseområde mellom det første kantområdet (124) og det midtre området (122), hvorved hvert grensesegment (120b) rager gjennom det midtre området til et punkt i nærheten av det andre grenseområdet mellom det midtre området (122) og et andre kantområde, og

et andre seip (121) som rager fra en andre sideende (118b) av øysegmentet (118) hovedsakelig i dekkets aksialretning og gjennom det andre kantområdet inntil den andre sideenden (118b), for derved å entre det midtre området (122).