NL7907480A - Loopvlakprofiel. - Google Patents

Description

4 VO 8k23 -1- "Loopvlakprofiel"

De uitvinding heeft "betrekking op een loopvlakprofiel en in het bijzonder een dergelijk profiel voor zeer grote luchtbanden, bestemd voor zware transporten met hoge snelheden over gebaande wegen.

Het is gebruikelijk dat luchtbanden in hun radiaal buiten-5 ste oppervlaktedeel dat zich van de ene bandsehouder naar de andere uitstrekt, een profiel hebben met een reeks groeven in het loopvlak-materiaal en volgens een variërend patroon aangebracht, zodanig dat de loopvlakstrook wordt onderverdeeld in een aantal ribben en/of blokken die onderling zijn gescheiden door de genoemde groeven.

10 Ih het materiaal van de ribben en blokken zijn in het alge meen zogenaamde insnijdingen aangebracht, d.w.z. smalle gootjes die vanaf het oppervlak naar de binnenruimte van de band reiken, waarvém de diepte ongeveer gelijk is aan die van de groeven en die ook in de flanken van de ribben of blokken kunnen uitmonden.

15 Het samenstel van groeven en insnijdingen vormt het loop- vlakpatroon dat een karakteristiek en onderscheidend element van een luchtband is en variabel is, in hoofdzaak gericht op het beoogde gebruik van de band.

Zo hebben bijvoorbeeld winterhanden een geprononceerd blok-20 kenpatroon met diepe groeven voor het vergroten van de greep op een besneeuwde of beijzelde ondergrond (typische wegomstandigheden in de winter), terwijl loopvlakprofielen van banden die bestemd zijn om onder normale omstandigheden te worden gebruikt, gewoonlijk brede zich in omtreksriehtingen onder een flauwe hoek uitstrekkende zig-zag-groeven 25 hebben, van waaruit zich dwarsgroeven uitstrekken die meer of minder hellend zijn en de langsribben geheel kunnen doorsnijden, terwijl het geheel is aangevuld met dicht bij elkaar staande insnijdingen.

Het hoofddoel van dit type loopvlakpatroon is het onderbreken van een vloeistof film die bijvoorbeeld tijdens regen, tussen' 30 de band en het wegdek aanwezig is. Aldus kan het aquaplane-verschijnsel 780 7 4 80 > i -2- worden onderdrukt. Een ander doel van een dergelijk locpvlakpatroon is een bijdrage te leveren tot een goede greep op de weg en de stabiliteit tijdens het rijden met een dergelijke band.

De boven beschreven eisen zijn echter met elkaar in strijd.

5 Voor een goede verhindering van het aquaplaning-verschijnsel zijn loopvlakpatronen nodig met een sterke, onderverdeling en een groot aantal insnijdingen, terwijl voor een goede greep op de weg vrij compacte patronen nodig zijn aangezien groeven en insnijdingen de sterkte van de profielblokken verminderen en een aanzienlijke be-10 weeglijkheid van de blokken toelaten in de contactzone met als gevolg dat een hoge slijtage en meer in het bijzonder een onregelmatige of niet uniforme slijtage optreedt. Het voornaamste gevolg hiervan is dat de band en daardoor het voertuig dwars op de bewegingsrichting gaat bewegen en minder goed gaat aanspreken op 15 stuurbewegingen.

In het bijzonder bij luchtbanden, bestemd voor zwaar gemotoriseerd transport met hoge snelheden zijn loopvlakpatronen vereist met continue, zich in amtreksrichting uitstrekkende zig-zag ribben en groeven, waarbij de continuïteit van de ribben echter is 20 onderbroken door een aantal zich in dwarsrichting uitstrekkende insnijdingen die zich van de ene groef naar de andere kunnen uitstrekken. Met een dergelijk geprofileerd loopvlak worden uitstekende resultaten verkregen met betrekking tot stabiliteit en de bewegingsrichting- en met betrekking tot het verhinderen van aquaplaning onder 25 normale rij-omstandigheden.

Anderzijds zijn dergelijke loopvlakprofielen niet geheel bevredigend onder meer kritische omstandigheden, bijvoorbeeld tijdens het remmen en tijdens het driften, wanneer sterke tangentiale krachten op de ribbe: -oppervlakken inwerken.

30 Onder dergelijke omstandigheden worden namelijk de in het voorgaande beschreven insnijdingen onder invloed van dergelijke krachten dichtgedrukt met als gevolg dat de betreffende ribbe -delen stijver worden hetgeen resulteert in een vergroting van de band-stabiliteit, echter ook in een aanzienlijk verlies betreffende de 35 790 74 80 <

V

-3- greep op natte -wegdekken. Dit is een gevolg van het feit, dat het verbreken van een wat er film. tussen de hand en de weg, in de onderlinge eontactzone, minder effectief geschiedt.

Indien daarentegen de breedtevan de uitsnijdingen zo groot 5 wordt gekozen dat het beschreven dichtdrukken onder de in het voorgaande genoemde omstandigheden niet kan voorkomen, wordt weliswaar aquaplanen verhinderd, maar de ribben zijn dan onderverdeeld in blokken met een zeer grote beweeglijkheid, waardoor het weggedrag van de band nadelig wordt beïnvloed.

10 Deze buitensporige beweeglijkheid is echter de oorzaak van een ander nadeel, namelijk een zeer onregelmatig type loopvlak-slijtage. Steeds is vastgesteld dat elk type zich in dwarsrichting uitstrekkende insnijding in meerdere of mindere mate aanleiding geeft tot zogenaamde zaagtandslijtage, veroorzaakt door het karak-15 teristieke aspect van het ribbe-oppervlak. Dit verschijnsel is meer geprononceerd naarmate de insnijdingen breder zijn, derhalve naarmate de daardoor begrensde blokken een grotere beweeglijkheid hebben en treedt in het bijzonder op ter plaatse van de uitmondingen van de dwar sinsnijdingen in de langs groeven van het loopvlak-20 profiel.

Bij dergelijke loopvlakprofielen worden gewoonlijk ook andere typen onregelmatige, volgens een roosterpatroon optredende slijtages waargenomen, te beginnen bij de randen van de ribben, waardoor, gezien in omtreksrichting en op het vlak van de contact-25 zone, de toppen van de zig-zag profielen worden afgeschuind.

Al deze verschijnselen, die de levensduur van de luchtband duidelijk verkorten, geven aan de band vanaf het moment dat zij optreden, een lelijk uiterlijk, hetgeen een inferieure kwaliteit van het produkt suggereert met aanzienlijke, commerciële consequen-30 ties, hetgeen bijzonder belangrijk is bij de in het voorgaande beschreven, voor zwaar transport bestemde banden.

Het doel van de onderhavige uitvinding is een loopvlak-patroon van de soort met ribben en omtreksgroeven, voorzien van zich in dwarsrichting uitstrekkende insnijdingen op de ribben, welk 7907480 A- profiel al &e in het voorgaande "beschreven nadelen vermijdt, terwijl de voordelen, in het bijzonder met betrekking tot greep op natte weggedeelten, zo veel mogelijk worden gehandhaafd.

Hiertoe verschaft de uitvinding een luchtband voor een 5 voertuigwiel, waarvan het kroongedeelte, dat zich axiaal uitstrekt van de ene bandwang naar de andere, van buiten naar binnen is voorzien van een strook elastomeer materiaal, het loopvlak genoemd, waarvan het radiale buitenoppervlak is voorzien van een patroon dat in het loopvlakmateriaal is aangebracht en is voorzien van een 10 aantal zich in omtreksrichting uitstrekkende zig-zag groeven die een aantal zich in omtreksrichting uistrekkende zig-zag ribben begrenzen, waarvan ten minste één ribbe is uitgerust met een aantal zich in dwarsrichting van de ene groef naar de andere uitstrekkende insnijdingen, en volgens de uitvinding is gekenmerkt 15 doordat de insnijdingen zijn samengesteld uit drie, in elkaar overgaande secties, namelijk twee zijdelingse secties in de nabijheid van de randen van de ribben en uitmondend in de betreffende groef en een centraal aangebrachte sectie die de twee zijsecties met elkaar verbindt en waarvan de minimale breedte, althans in omtreks-20 richting gezien, groter is dan de maximale breedte van de genoemde dwarssecties.

De dwarssecties kunnen rechtlijnige segmenten zijn die hellen ten opzichte van de omtreksrichting van de band onder hoeken tussen 50° en 90°. In het bijzonder kan in een eerste uitvoerings-25 vorm volgens de uitvinding elk van de in het voorgaande beschreven secties in dwarsrichting zijn opgesteld en met tussenruimten, versprongen ten opzichte van elkaar zijn aangebracht, zodanig, dat de rechte lijn die de axiaal binnenste uiteinden met elkaar verbindt op de in het voorgaande beschreven wijze ten opzichte van de om~ 30 treksrichting helt onder een hoek tussen 10° en 60° en bij voorkeur tussen 20° en ^·0Ο.

De centrale sectie kan in de praktijk met deze verbindingslijn samenvallen of ook kan deze zijn uitgerekt zodanig dat alleen de uiteinden met de bedoelde verbindingslijn samenvallen. Ih een 7907480 35 •f -5- % andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding kan de centrale sectie zijn samengesteld uit drie op elkaar aansluitende segmenten, waarvan de twee buitenste segmenten hellen ten opzichte van de omtreks-richting volgens de in het voorgaande gegeven boekwaarden terwijl 5 het binnenste segment volgens de omtreksrichting is georienteerd en samenvalt met het evenaarvlak van de luchtband.

Ongeacht het type insnijding verdient het aanbeveling dat de verhouding tussen de projectie uitsluitend in de dwarsrichting van de centrale sectie en de projectie van de gehele insnijding, 10 ligt tussen 0,3 en 0,8.

Bovendien kan de verhouding tussen de breedte en wel de maximale breedte van de laterale secties en de minimale breedte van de centrale sectie bij voorkeur liggen tussen 0,2 en 0,7.

Ter verduidelijking van de uitvinding zullen, onder ver-' 15 wijzing naar de tekening, enige uitvoeringsvoorbeelden van het loopvlakprofiel worden beschreven.

Fig. 1 is een bovenaanzicht van een omtreksdeel van het loopvlakpatroon in een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding, en 20 Fig. 2 toont een aanzicht overeenkomstig figuur 1 van een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding.

Het loopvlakpatroon volgens figuur 1 is uitgerust met vier zich in omtreksrichting uitstrekkende zig-zag groeven die een grote omtreksribbe 2 begrenzen en twee zijdelingse ribben 3 eveneens met 25 een zig-zag configuratie. De twee zijdelingse groeven begrenzen samen met een bandschouder de twee schouderribben k die alleen bij hun binnenflahken zig-zagvormig zijn.

Het oppervlak van de centrale ribbe is in het algemeen gegroefd met een aantal insnijdingen 5 waarbij elke insnijding is 30 samengesteld uit drie doorgaande secties met verschillende breedte, ten minste in omtreksrichting, d.w.z. volgens de richting evenwijdig aan het equatoriale vlak m-m.

Reeds nu wordt opgemerkt dat met de uitdrukking "sectie" niet altijd een recht segment wordt bedoeld, maar een segment met 790 74 80

<C

-6- elke willekeurige vorm, waarbij de scheidingen tussen de doorgaande secties worden bepaald door de waarde van de verhouding tussen de respectieve breedten, zoals eerder opgemerkt, waarop nader zal worden ingegaan.

5 Het is duidelijk dat ook de andere ribben kunnen zijn uit gerust met dergelijke gootjes, hetgeen veelal het geval zal zijn.

Voor het doel van de onderhavige beschrijving is het echter voldoende dat wordt ingegaan op de insnijdingen in de centrale ribbe 2.

Van de in het voorgaande genoemde doorgaande secties zijn van de ribbe 10 de dwarssecties, die zich bij de randenv/bevinden., de smalste. Bovendien monden zij uit in de flanken van de corresponderende groef met het doel water dat in de betreffende uitsnijding is terechtgekomen bij het rijden over natte wegdekken, af te voeren.

De bovenbeschreven secties kunnen onderbroken zijn, echter 15 bij voorkeur zijn het rechtlijnige segmenten, die ten opzichte van de omtreksrichting van de band onder een hoek b, gelegen tussen 50° en 90° hellen.

In de uitvoeringsvorm volgens fig. 1 strekken de insnijdingen 5 zich uit van de ene flank van de ribbe tot de andere en zij 20 monden uit in de zig-zag groeven, waardoor de ribbe wordt verdeeld in een zich in omtreksrichting uitstrekkende reeks van blokken.

Elke insnijding bestaat uit drie doorgaande secties waarvan de zijdelingse secties 6 en 8 zich in dwarsrichting uitstrekken, d.w.z. onder een hoek met de omtreksrichting b, ongeveer gelijk aan 90°, 25 terwijl zij ten opzichte van elkaar zijn versprongen, zodat de rechte lijn die de axiale binneneinden van deze secties verbindt, ten opzichte van de omtreksrichting helt onder een hoek a van ongeveer 35°· De centrale sectie 7 die de twee dwarssecties verbindt, valt in dit geval met deze verbindingslijn samen en helt derhalve onder 30 een hoeken ongeveer 35°.

Deze helling kan natuurlijk variëren afhankelijk van de bandafmeting en andere aspecten van het loopvlakpatroon, maar moet echter liggen tussen 10° en 60°, bij voorkeur tussen 20° en k0°.

790 74 80 'ï -7-

Ih een andere uitvoeringsvorm (zoals afgeheeld in figuur 2, waarbij voor dezelfde elementen dezelfde verwijzingscijfers zijn gebruikt als in figuur 1), is de centrale sectie samengesteld uit drie doorgaande segmenten 9, 10 en 11, waarvan de twee axiaal aan 5 de buitenzijde gelegen segmenten 9 en. 11 hellen ten opzichte van de omtreksrichting volgens hoeken die groter zijn dan de helling van een overeenkomende uit een enkel segment bestaande centrale sectie in een patroon van identiek type, zoals in figuur 2 met een streep-lijn aangegeven, welke helling echter steeds ligt tussen 10° en 6θ°.

10 Het middensegment 10 staat echter onder een hoek van 0°, namelijk in de omtreksrichting van de band.

Ih het geval dat de secties, zowel de centrale als de dwars-secties, zijn samengesteld uit een aantal segmenten, zoals afgebeeld in figuur 2, behoeven de segmenten die bij eenzelfde sectie behoren, 15 niet altijd dezelfde breedte te hebben. Voor dit geval bestaan er, zoals later zal worden uiteengezet, bepaalde voorkeurswaardegrenzen voor de verhouding tussen de maximale breedte van de zijdelingse secties en de minimale breedte van de centrale sectie.

Hetzelfde geldt eveneens in het geval dat de secties niet 20 door gebroken segmenten worden gevormd, maar door een enkel segment met een variabele breedte in de axiale richting daarvan.

Belangrijker dan de helling van de centrale sectie is echter de verhouding tussen de dwarsafmetingen (dus axiaal gezien) van de ribbe-delen bij de nauwe dwarssecties en de centrale brede sectie 25 van de insnijding.

Zoals blijkt uit figuur 1 (echter ook aanwezig bij figuur 2) strekken de smalle secties van de insnijding zich uit over een zijdelings omtreksgedeelte van de ribbe 2, aan een zijde begrensd door twee meridiaanvlakken p en r, loodrecht op de bandas. De snij- 30 2jnen met het vlak van tekening, p-p, respectievelijk r-r, zijn in de tekening aangegeven. Aan de andere zijde van de ribbe zijn op dezelfde wijze de vlakken s en q. aangegeven met de respectieve snij-met lijnenyhet vlak van tekening, s-s respectievelijk q.-q.·

Het is duidelijk dat het centrale gedeelte van de ribbe, 790 74 80 ï -8- gelegen tussen de vlakken r en s wordt doorsneden door de centrale brede sectie 7 van de insnijding.

In het vervolg zal met L de projectie (in dwarsrichting van de gehele insnijding) worden aangegeven, waarmee wordt bedoeld 5 de axiale breedte van het gedeelte van de ribbe, gelegen tussen de vlakken p en q., welke zich uitstrekken door de punten waar de insnijdin^i 5 in de zich in omtreksrichting uitstrekkende zig-zag groeven uitmonden. Met 1 wordt de dwarsafmeting bedoeld van de centrale sectie 7, d.w.z. de axiale breedte van het ribbe-gedeelte 10 gelegen tussen de vlakken r en s waardin zich het deel van de insnijding met de grotere breedte uitstrekt, De verhouding 1/L moet liggen tussen 0,3 en 0,8.

Het zij opgemerkt dat in het geval de in het voorgaande genoemde punten, waar in figuur 1 de vlakken p, q.,. r, s bepalen, 15 een onregelmatig patroon hebben, namelijk niet in een enkel vlak, zoals de vlakken p, q., r, s, liggen, het middenvlak van de zich in omtreksrichting uitstrekkende ribbe-gedeelten waarin zich de betreffende puntenreeksen bevinden, in aanmerking moet worden genomen.

Wanneer bovendien de diverse breedten van de twee secties 20 van de insnijding (6, 8 en 7 in figuur 1; 9» 10 en 11 in figuur 2) d en D (zie figuur 1) worden genoemd, moet bij voorkeur de verhouding d/D liggen tussen 0,2 en 0,7.

De aldus beschreven insnijdingen blijken de in het voorgaande genoemde problemen op bevredigende wijze op te lossen. In 25 het hierna volgende zal hiervoor een verklaring worden gegeven, waarbij wordt opgemerkt dat deze uiteenzetting op generlei wijze beperkend voor de uitvinding is bedoeld en het verschijnsel niet uitsluitend aan hetgeen zal worden uiteengezet behoeft te worden toegeschreven.

30 Reeds eerder is uiteengezet dat in het geval grote tangen- tiale krachten optreden, bijvoorbeeld bij afremming van een voertuig, de insnijdingen in de ribben de neiging vertonen te sluiten.

De blokken die door deze insnijdingen worden begrensd kunnen in grote trekken worden vergeleken met balken die vrij dragend van 790 74 80 * -9- een oppervlak ter plaatse van de bodem van de insnijdingen, uitstéken en deze balken zullen onder invloed van de tangentiale krachten de neiging vertonen te buigen en daardoor tegen elkaar aan te rusten, met als gevolg het sluiten van een insnijding indien deze 5 niet breed genoeg is en in ieder geval met het gevolg dat bij brede insnijdingen de blokken ontoelaatbaar beweeglijk worden, hetgeen de eveneens in het voorgaande geschetste nadelen heeft.

Met de insnijdingen volgens de uitvinding (zie in het bijzonder figuur 1) zullen als eerste de secties van de insnijding 10 6/8 de neiging vertonen te sluiten. Aangezien rubber weerstand biedt tegen compressie zullen de omtreksdelen van de ribben, begrensd door de vlakkenparen p-r en q.-s dan het grootste deel van de tangentiale krachten die op het oppervlak van de blokken inwerken, absorberen en deze krachten tegenwerken. Hierdoor zal het 15 ribbe-gedeelte, gelegen tussen de vlakken r-s minder worden belast.

Deze omstandigheid, gevoegd bij de grotere.breedte van de sectie 7 van de insnijding, waarborgt dat dit deel van de insnijding in de contactzone van de band open blijft en het loopvlak-patroon zijn effect behoudt voor wat betreft het verhinderen van 20 aquaplanen, zelfs onder zeer moeilijke omstandigheden.

Daarbij komt dat kleine spanningen in het gedeelte van de blokken bij de open sectie van de insnijding een aanzienlijke verbetering geven met betrekking tot onregelmatige, versprongen slijtage, die bij de stand van de techniek veelvu&ig optreedt bij open 25 insnijdingen.

Tegelijkertijd zal het sluiten van de secties van de insnijding 6 en de daarmee verband houdende verstijving van het betreffende ribbe-gedeelte, een gunstig effect hebben op het band-gedrag tijdens bedrijf.

30 Verrassend en niet voorspelbaar is echter dat bij een loopvlakpatroon volgens de uitvinding tevens is gebleken dat het ook andere probleemvwordt opgelost, namelijk de uniforme slijtage langs de ribbe-randen, in welk opzicht de band volgens de uitvinding 790 74 80 -10- duidelijk is verbeterd.

Hoewel niet duidelijk, is wat dit gunstige effect veroorzaakt, wordt er van uitgegaan dat de concentratie van de krachten in het ribbe-gedeelte waarin zich de secties 6/8 van de insnijding uit-5 strekken, ook het ribbe-gedeelte verstijft dat aan de buitenzijde van de vlakken p en q, is gelegen, terwijl indien de sectie van de insnijding 7 open blijft, axiale dilatatie van het blok als een logisch gevolg van een compressie in omtreksrichting, wordt toegelaten en dit heeft in axiale richting invloed op de ribbe-randen.

10 Bij bekende bandeonstructies ontbreekt deze dilatatiemogelijkheid in het blok en de genoemde randen zullen tijdens bedrijf aan sterke golvingen onderhevig zijn met als gevolg een zeer onregelmatige slijtage.

Deze overwegingen gelden zeer in het algemeen,echter het 15 is duidelijk dat de praktische resultaten variëren afhankelijk van de variabele parameters. Voor vele van deze parameters moet men binnen de gegeven grenzen blijven om een optimaal compromis te bereiken tussen positieve en negatieve aspecten. In dit verband wordt opgemerkt, dat indien men binnen de in deze beschrijving gegeven 20 grenswaarden blijft aanzienlijke en duidelijke verbeteringen worden verkregen van de totale eigenschappen van de band in vergelijking met soortgelijke, bekende bandtypen.

Het is duidelijk dat de uitvinding niet is beperkt tot de beschreven uitvoeringsvoorbeelden, maar dat diverse wijzigingen 25 binnen het raam van de uitvinding mogelijk. zijn.

790 7 4 80

Claims (7)

1. Luchtband voor een voertuigwiel, van welke tand het kroon- gedeelte, dat zich axiaal uitstrekt van de ene zijde naar de andere, is voorzien van een buitenwaarts reikende strook van elastomeer-materiaal, loopvlak genoemd, van welk loopvlak het radiale buiten-5 oppervlak is uitgerust met een profiel dat in het materiaal van het loopvlak is aangebracht en is voorzien van een aantal zich in omtreksrichting uitstrekkende zig-zag groeven die een aantal zich in omtreksrichting uitstrekkende zig-zag ribben begrenzen, van welke ribben ten minste één is uitgerust met een aantal dwarsinsnijdingen 10 die zich van de ene groef naar de andere uitstrekken, met het kenmerk, dat de insnijdingen zijn samengesteld uit drie doorgaande secties, twee laterale secties in de nabijheid van de randen van de ribben en uitmondend in de betreffende groef en een centrale sectie die de twee laterale secties met elkaar verbindt en waarvan 15 de minimale breedte, althans in omtreksrichting gemeten, groter is dan de maximale breedte van de laterale secties.

2. Luchtband volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de laterale of dwarssecties rechtlijnig zijn en hellen ten opzichte van de omtreksrichting van de band onder een hoek gelegen tussen 20 50° en 90°.

3. Luchtband volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de laterale secties in hoofdzaak dwars zijn georienteerd, ten opzichte van elkaar zijn versprongen en de verbindingslijn tussen de axiale binnenuiteinden van de laterale secties ten opzichte van de omtreks- 25 richting helt onder een hoek gelegen tussen 10° en 60°. k. Luchtband volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat deze o o hoek bij voorkeur ligt tussen 20 en kO .

5. Luchtband volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de centrale sectie met de verbindingslijn samenvalt.

6. Luchtband volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de 79074 80 /* -12- centrale sectie wordt gevormd door drie doorgaande segmenten, waarvan de twee "buitenste segmenten ten opzichte van de omtreks-richting hellen onder hoeken gelegen tussen 10° en 60° en het binnenste segment volgens het equatoriale vlak van de hand en 5 dus in omtreksrichting is georienteerd.

7. Luchtband volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de verhouding tussen de projectie in dwarsrichting van de centrale sectie en die van de totale insnijding is gelegen tussen 0,3 en 0,8.

8. Luchtband volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de verhouding tussen de maximale 'breedte van de laterale secties en de minimale breedte van de centrale sectie is gelegen tussen 0,2 en 0,7. 790 7 4 80