FI125660B - Ajoneuvon rengas - Google Patents

Description

AJONEUVON RENGAS

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty ajoneuvon rengas.

Keksinnön mukainen rengas soveltuu erityisen hyvin maastossa liikkumaan tarkoitettuihin ajoneuvoihin. Tällaisissa ajoneuvoissa, kuten esimerkiksi erilaisissa työ- ja metsäkoneissa, pyörien ja renkaiden ominaisuudet sekä pyörien ripustusrat-kaisut ovat tärkeitä, sillä ne vaikuttavat olennaisesti siihen miten ajoneuvo kulkee mahdollisesti vaikeakulkuisessa maastossa. Renkaiden ja alustan välisen pidon on oltava hyvä, etteivät pyörät huonossa maastossa luista. Lisäksi pyörien ja renkaiden pitää myös soveltua epätasaisella alustalla liikkumiseen ja erilaisten esteiden ylittämiseen, jolloin pyörien ripustuksella on ratkaiseva merkitys. Suurin ongelma maasto-ajossa on tunnetusti pyörien luistaminen sekä erilaisten esteiden ylittäminen, mikä vaikeuttaa maastossa liikkumista merkittävästi. Ongelmana on myös tunnetun tekniikan mukaiset rengasrakenteet, joissa renkaissa täytyy käyttää jäykkää runkoa, jotta kuormankannon ja esteen aiheuttamalle voimalle saadaan aikaiseksi riittävä vastavoima. Tämä vastavoima syntyy lähes kokonaan renkaan ilmanpaineen noususta ja ilmanpaine suuntautuu koko renkaan sisäosan alueelle. Jotta renkaan pinnan muodonmuutos pysyy kohtuudessa täytyy käyttää jäykkää rakennetta ja korkeaa ilmanpainetta, jotka ominaisuudet taas jäykistävät kosketuspinnan sopeutumiskykyä. Renkaassa on siis vain kaksi kantavaa rakennetta, eli renkaan sivut.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat sekä saada aikaan ajoneuvon rengas, jonka avulla muun muassa erilaisten maastoajoneuvojen liikkuminen vaikeakulkuisissa maastoissa helpottuu. Keksinnön mukaiselle ajoneuvon renkaalle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön muille sovellusmuo- doille on tunnusomaista se, mitä on esitetty muissa patenttivaatimuksissa .

Keksinnön mukaisen ratkaisun etuna on parantunut renkaiden pito ja esteiden ylittämiskyky muun muassa vaikeissa maastoissa käytettävissä ajoneuvoissa, kuten esimerkiksi erilaisissa työ- ja metsäkoneissa. Tästä seuraa se etu, että maastoajoneuvoilla liikkuminen vaikeissa maastoissa helpottuu ja niillä päästään liikkumaan entistä vaikeimpiin paikkoihin. Ratkaisun etuna on lisäksi se, että sen avulla voidaan helposti tehdä erikokoisia sekä erilaisia jousto- ja kantokyky-ominaisuuksia omaavia renkaita, koska renkaan kantovoima syntyy monista ilmalla täytetyn letkun kosketuspinnan pisteistä. Tällöin yhden kosketuspisteen aiheuttama voima ei juuri nosta sisäistä painetta. Samalla kosketuskohdan joustokyky säilyy, eli se pystyy parempaan tartuntaan. Etuna on myös se, että renkaista voidaan tehdä erittäin kevyitä ja matalaprofiilisia ja renkaan sivuttaisjäykkyys on erittäin suuri.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin sovellutusesimerkkien avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää vinosti sivulta ja päältä katsottuna sekä yksinkertaistettuna ja kaaviollisesti yhtä keksinnön mukaista rengasta, kuvio 2 esittää osaa kuvion 1 mukaisen renkaan poikkileikkauksesta suurennettuna, kaaviollisesti ja yksinkertaistettuna, kuvio 3 esittää osaa yhden toisen keksinnön mukaisen renkaan poikkileikkauksesta kaaviollisesti ja yksinkertaistettuna, kuvio 4 esittää leikattuna osaa yhdestä keksinnön mukaisen renkaan pintakerroksesta, kuvio 5 esittää vinosti päältä katsottuna kuvion 4 mukaista renkaan pintakerrosta, kuvio 6 esittää vinosti sivulta ja päältä katsottuna yhtä keksinnön mukaisella renkaalla varustettua ajoneuvon pyörän ripustusjärjestelyä, jossa yksi pyörä on havainnollisuuden vuoksi poistettu, kuvio 7 esittää takaa katsottuna kuvion 6 mukaista ajoneuvon pyörän ripustusjärjestelyä, jossa yhden akseliston kummatkin pyörät on esitetty halkileikattuna, kuvio 8 esittää sivusta katsottuna ja kaaviollisesti sekä yksinkertaistettuna kuvioissa 6 ja 7 esitetyn ajoneuvon pyörän ripustusjärjestelyn periaatetta ja kuvio 9 esittää vinosti takaa katsottuna ja kaaviollisesti sekä yksinkertaistettuna kuvioiden 6-8 mukaisen ajoneuvon pyörän ripustusjärjestelyn periaatetta erilaisissa toimintatilanteissa.

Kuvioissa 1 ja 2 on esitetty yksinkertaistettuna sekä kaaviollisesti yhtä keksinnön mukaista rengasta ja kuviossa 3 on esitetty osaa yhden toisen keksinnön mukaisen renkaan poikkileikkauksesta kaaviollisesti ja yksinkertaistettuna. Rengas on erittäin matalaprofiilinen ja sen joustava osa on rakennettu ohuen, esimerkiksi metallisen vannerenkaan, kuten vanteen kehän 13 ulkopinnalle siten, että rengas käsittää ainakin esimerkiksi metallisen vanneosan ja sen ulkokehällä olevan, joustavaa materiaalia esimerkiksi kumia käsittävän, il-matäytteisen joustavan osan. Vanteen kehän 13 sisäpinnan toisessa reunassa, edullisesti ulkoreunassa tai lähellä sitä on matala, vanteen 13 kehän keskiakselia kohti ulottuva vahvike-rengas 13b kiinnityskorvineen 16, joihin kuviossa 7 esitetty vanteen keskiosa 13a pyörän napoineen on kiinnitetty kiinni-tysreikien 17 ja sopivien kiinnitysvälineiden, kuten kiinni-tyspulttien avulla.

Keksinnön mukaisen renkaan joustava osa käsittää ainakin pintakerroksen 22, jossa on sopiva pintakuviointi ja ilmatilan 20, jossa on ilmakanavia 24 ja niiden välissä olennaisesti joustavaa materiaalia oleva, ilmakanavat 24 toisistaan erottava seinämä 25. Ilmatila 20 koostuu esimerkiksi pintakerroksen 22 alla olevista rinnakkaisista ilmaletkuista 27, jotka on sovitettu esimerkiksi vulkanoimalla vanteen kehän 13 ulkopintaan. Tällöin joustavaa materiaalia oleva seinämä 25 käsittää kaksi vierekkäisen ilmaletkun 27 toisiaan vastaan olevaa seinämää, joskin letkujen välissä voi olla lisäksi myös jotakin sopivaa täyteainetta.

Lähinnä vanteen kehän 13 ulkopintaa on ohut tartunta-aineker-ros 18, kuten tartuntakumikerros, joka voi olla myös esimerkiksi raakakumia, joka on sivelty vanteen kehän 13 ulkopinnalle. Tämä kumikerros on sovitettu toimimaan myös joustime-na. Vanteen kehän 13 ulkoreuna on myös edullisesti käännetty hieman ylöspäin, joka taite tukee ilmaletkuista 27 tai vastaavista ilmakanavarakenteista muodostetun kerroksen reunimmaisia kierroksia joko suoraan tai täyteaineen välityksellä.

Tartunta-ainekerroksen 18 ulkopinnassa on ohut sidekerros 19 kudosverkkoa tai vastaavaa materiaalia, joka on sovitettu sitomaan ilmatilan 20 ilmakanavarakenteet, kuten ilmaletkut 27 toisiinsa ja tukemaan ilmaletkuja 27. Sidekerros 19 on taitettu renkaan sivureunoissa reunimmaisten ilmaletkujen 27 päälle. Ilmaletkujen 27 välinen keskinäinen tartunta ja ilma-letkujen 27 tartunta vanteen kehän 13 ulkopintaan on sovitettu samalla tukemaan vanteen kehää 13 tasaisesti olennaisesti koko vanteen kehän 13 leveydeltä. Edullisesti ilmaletkujen 27 tai muun ilmakanavarakenteen päällä on vielä koko renkaan levyinen vahvikekerros 21, esimerkiksi ristiin kelattu tekstii-likuitukerros. Päällimmäisenä kerroksena on vielä pintakerros 22, joka voi olla esimerkiksi ulkopinnastaan kuvioitua kumia. Pintakerros 22 sitoo kaikki renkaan pintarakenteet yhteen ja tukkii myös tarvittaessa ilmatilassa 20 olevat ylimääräiset raot, esimerkiksi ilmaletkujen 27 väliset raot.

Renkaan profiilisuhde on vapaasti valittavissa ilmakanavien 24 halkaisijan ja muodon määräämänä, tai myös päällekkäisen ilmakanavakerrosten lukumäärällä. Ilmakanavana 24 toimivan ilmaletkun 27 halkaisija on sopivasti esimerkiksi välillä 10-100 mm, edullisesti kuitenkin pienempi kuin 50 mm. Ilmakanavan 24 poikkileikkauksen muoto voi olla esimerkiksi pyöreä, suorakulmainen tai ellipsin muotoinen. Ilmatilan 20 ilmakanavat 24 koostuvat edullisesti esimerkiksi rakenteesta, jossa on yksi ilmaletku 27, joka on kierretty spiraaliksi vanteen kehän 13 ulkopintaan niin, että kukin vierekkäinen kierros on joko aivan kiinni toisissaan tai vierekkäisten kierrosten välissä on sopivasti sijoitettua materiaalia. Näin ilmaletku-kierrosten tai ilmakanavien 24 välissä voi olla kiilamaista kumitäyttöä, kuten tappeja sekä ylä- että alapuolella, tai niiden välissä voi olla lattamaista tartuntakumia. Kovemmat kohdat ilmakanavien 24 välissä jäävät koholle, kun ilmalla täytetyt kohdat joustavat. Näin voidaan parantaa renkaan tartuntaa .

Renkaan ulkoreunalla olevan reunimmaisen ilmakanavakierrok-sen, eli esimerkiksi ilmaletkukierroksen päässä on ilmavent-tiili 23 ilmakanavien 24 täyttöä varten. Ilmaletkun 27 päät voivat olla kohtisuoraan tai viistoon katkaistut. Edullisessa rakenteessa on myös reunimmaisen, eli ulommaisen letkukier-roksen lisävahvikkeet, joina voidaan käyttää nauhamaista tai langasta kierrettyä lisävahvikekudosta. Lisävahvikkeet ovat edullisia mm. siltä varalta, että pyörä 1 hipaisee maastossa liikkuessaan terävää kiveä tai muuta estettä.

Päällimmäisen kantavan kudoskerroksen 22 pitkittäisellä tai viistolla poikittaisella suuntauksella voidaan vaikuttaa renkaan jousto-ominaisuuksiin. Kaikkien kudosten sisäinen kuitu jen kyllästyminen kumilla varmistetaan joko kumiliimoilla tai liuotetulla raakakumilla. Lankamainen uloin kudoskerros 22 kantaa kuormaa ja määrää jousto-ominaisuuksia. Kierrostiheys ja langan vahvuus vaikuttaa jäykkyyteen. Tämä uloin kudoskerros 22 pitää renkaan muodossaan aivan kuin vyörenkaassakin.

Kuvioissa 4 ja 5 on esitetty yhtä keksinnön mukaisen renkaan pintakerrosta 22. Pintakumin paksuus on sopivasti esimerkiksi n. 10 mm, josta paksuudesta suurin osa on leikattu renkaan pintakuvioinniksi. Pintakuviointi koostuu esimerkiksi olennaisesti suorakaiteen muotoisista nappuloista 26a, joiden muodostavat rivit ovat ilmaletkukierrosten välissä. Nappuloiden 26a välissä on matalampi kohta 26b.

Kohtisuora pitkittäinen ja poikittainen neliömäinen nappula-kuvio pitää hyvin veto- ja sivusuunnassa. Renkaan rasitustaso on toiminnasta riippuen aivan eri luokkaa verrattuna tunnetun tekniikan mukaisiin rengasrakenteisiin. Keksinnön mukaisella rakenteella voidaan valmistaa kevyitä renkaita, jolloin toiminta nopeutuu ja energiankulutus pienenee.

Kuviossa 6 on esitetty yhtä keksinnön mukaisella renkaalla varustettua ajoneuvon pyörän 1 ripustusjärjestelyä yhden ak-seliston kohdalta ja vinosti sivulta sekä päältä katsottuna. Pyörien 1 tukivarret 2 on nivelöity ensimmäisistä päistään ripustuksen yhdyskappaleeseen 3 nivelen 12 avulla. Tukivarret 2 koostuvat kahdesta osasta. Perusasennossaan, kun ajoneuvo on esimerkiksi tasaisella alustalla, tukivarsien 2 ensimmäiset osat eli runko-osat 2a, jotka on kiinnitetty ensimmäisistä päistään nivelellisesti akseliston yhdyskappaleeseen 3 osoittavat yhdyskappaleesta 3 suoraan sivulle ja vaakatasosta hieman alaviistoon, minkä jälkeen runko-osissa 2a on kulma ja runko-osien 2a suunta vaihtuu hieman yläviistoon.

Runko-osan 2a toiseen päähän on kiinnitetty ensimmäisestä päästään tukivarren 2 toinen osa eli olennaisesti noin puoliympyrän tai vastaavan kulmikkaan rakenteen muotoinen ripus-tinosa 2b, joka on ajoneuvon kulkusuunnassa eteenpäin osoittava, olennaisesti puoliympyrän muotoinen kaarimainen osa, joka on sijoitettu ajoneuvon edestä katsottuna vinoon asentoon siten, että ripustinosan 2b ylempänä oleva ensimmäinen pää on lähempänä ajoneuvon pituussuuntaista keskilinjaa kuin ripustinosan 2b alempana oleva toinen pää, joka on lisäksi aina pyörän 1 vanteen kehän 13 sisällä ja johon ripustinosan 2b toiseen päähän pyörä 1 on järjestetty kiinnitettäviksi. Tukivarren 2 ripustinosan 2b alaosassa on kiinnityskorvakkeet 4 ja 5 pyörän 1 ripustuksen nivelöintiä varten. Kummatkin kiinnityskorvakkeet 4 ja 5 on järjestetty ulottumaan vapaasta päästään pyörän 1 vanteen kehän 13 sisälle.

Kiinnityskorvakkeisiin 4 ja 5 on yhdistetty alaosastaan pyörän 1 ripustinelementti 6 esimerkiksi pallonivelen 7 sekä pallonivelien 8 ja 9 ja levymäisen yhdyskappaleen 10 avulla. Yhdyskappale 10 on yhdistetty kiinnityskorvakkeeseen 4 pallonivelen 8 avulla ja ripustinelementtiin 6 pallonivelen 9 avulla. Ripustinelementtiin 6 on lisäksi kiinnitetty napa-moottorina toimiva moottori 11, joka on esimerkiksi hydrauli-moottori. Ripustinelementti 6 ja moottori 11 muodostavat yhdessä pyörän 1 laakeroinnin. Jokaiseen pyörään 1 on yhdistetty oma, vanteen keskiosaan 13a kiinnitetty moottorinsa 11.

Pyörän 1 ripustinelementti 6 ja samalla myös pyörä 1 on järjestetty kääntyväksi ja kallistuvaksi pallonivelten 7, 8 ja 9 sekä yhdyskappaleen 10 liikkeen sallimissa rajoissa. Tukivarren 2 sopivan muotoilun ja ripustinelementin 6 sopivan nive-löinnin, eli säätöasetusten ansiosta pyörä 1 voi kääntyä ja kallistua eri asentoihin melko suuriakin kulmia ilman, että tukivarsi 2 tai ripustinelementti 6 osuvat pyörän 1 vanteen kehän 13 sisäpintaan. Tukivarsi 2 on järjestetty kääntyväksi ensimmäisestä päästään nivelen 12 ympärillä yhdyskappaleen 3 suhteen, jolloin pyörä 1 voi liikkua myös pystysuunnassa ylös ja alas. Tällaisen ripustusjärjestelyn ansiosta pyörät 1 seu-raavat erilaisia vaikeitakin maastonmuotoja ja esteitä erittäin hyvin, kun ajoneuvolla ajetaan maastossa.

Ensimmäisen pallonivelen 7 ja toisen pallonivelen 8 keskiak-selit ovat aina keskenään samalla suoralla linjalla, jota kutsutaan caster-linjaksi CL, mutta kolmannen pallonivelen 9 asema edellä mainittuun suoraan linjaan ja palloniveleen 8 nähden muuttuu pyörän kääntymisen ja kallistumisen mukaan. Näin pallonivel 9 kiertyy kartioheilurin tavoin pallonivelten 7 ja 8 muodostaman suoran linjan eli caster-linjan CL ympäri. Akseliston tukirakenteen muodon, sijoituksen ja mitoituksen eli säätöasetusten ansiosta pyörän 1 kiinnitys kääntyy ja kallistuu eri asentoihin pallonivel 7 keskipisteenä, eli pallonivelen 7 suhteen. Pallonivelet 7 ja 8 on järjestetty jakamaan vipusuhteensa mukaisesti pyörään 1 kohdistuvan kuorman, joka on tasaisella alustalla lepotilanteessa olennaisesti puolet kummallekin nivelelle 7 ja 8, jolloin pallonivelet 7 ja 8 jakavat kuorman likipitäen puoliksi. Pyörän 1 sivusta katsottuna pallonivelet 8 ja 9 ovat pyörän 1 navan kautta kulkevan pyörän pystysuuntaisen keskilinjan ensimmäisellä puolella eli ajoneuvon kulkusuunnassa mainitun keskilinjan takapuolella, ja pallonivel 7 on pyörän 1 navan kautta kulkevan pyörän pystysuuntaisen keskilinjan toisella puolella eli ajoneuvon kulkusuunnassa mainitun keskilinjan etupuolella.

Iskunvaimentimet 14 ja 15 toimivat myös kallistuksen vaimen-timina ja tasaavat sekä vaimentavat pyörän kallistumis- ja kääntöliikettä. Akselisto pyörineen 1 yhdistetään ajoneuvoon yhdyskappaleen 3 avulla. Ajoneuvossa voi olla esimerkiksi kaksi, kolme tai neljä olennaisesti samanlaista akselistoa peräkkäin.

Kuviossa 7 on esitetty kuvion 6 mukaista akselistoa ajoneuvon kulkusuunnassa takaa katsottuna siten, että akseliston kummatkin pyörät 1 on esitetty halkileikattuna. Pyörien 1 leikkauksissa ei ole esitetty selvyyden vuoksi renkaiden erikoisrakennetta, joka on selitetty jo kuvioissa 1-4. Akselisto ja pyörät 1 ovat perusasennossaan lepotilassa ja olennaisesti tasaisella alustalla. Kuviosta 7 näkyy hyvin tukivarsien 2 ripustinosien 2b vinossa oleva asento, jossa ripustinosa 2b on kallistetussa asennossa siten, että ripustinosan 2b alapää on pyörän 1 vanteen kehän 13 sisällä pyörän 1 pyörimisakselin ja moottorin 11 sekä ripustinelementin 6 alapuolella. Lisäksi kuviossa 7 on esitetty selvästi, että rengasprofiili on erittäin matala, mikä mahdollistaa hyvän rengaspidon ja hyvät maastokulkuominaisuudet.

Kuvioissa 8 ja 9 on esitetty kaaviollisesti ja yksinkertaistettuna kuvioiden 6 ja 7 esittämän, keksinnön mukaisella renkaalla varustetun ajoneuvon pyörän 1 ripustusjärjestelyn periaatetta. Kaikki akselilinjat, joiden suhteen eri toiminnot ajoneuvon liikkuessa tapahtuvat, kulkevat ensimmäisen pallo-nivelen 7 keskipisteen läpi. Pyörä 1 pyörii napamoottorina toimivan moottorin 11 avulla oman keskiakselinsa eli pyörimisakselinsa ympäri, mutta toimii uudella tavalla juuri pal-lonivelen 7 ympäri. Pallonivelissä 7-9 on pallomainen sisäosa ja yhdysvälineinä toimivat kuoret sen ympärillä. Näin pallo-nivelet 7-9 voivat toimia kahden eri rakenneosan välissä.

Esitetyssä ripustusjärjestelyssä on olennaisesti kolme perusasetusta, eli sijainti, caster-linjan asetus ja ohjauskulma. Pallonivelten 7 ja 8 välillä on yksi perusasetus, jota kutsutaan caster-linjaksi CL. Vastaavasti ohjauslinja SL on sovitettu pallonivelten 7 ja 9 välille. Kolmantena linjana on lisäksi ohjausakselin linja SA, jonka linjan ympäri tapahtuu pyörän 1 sivuttainen ohjautuminen. Pyörän 1 asento suhteessa ajoneuvon asentoon seuraa caster-linjan CL ja ohjauslinjan SL

asentoja ajoneuvon liikkeen eri vaiheissa. Vain caster-linja CL on kiinteä ja noudattaa jatkuvasti tukivarren 2 ja ripus-tinosan 2b liikerataa ja siitä johtuvaa asennon muutosta. Pallonivelten 7 ja 9 pallo-osat on kiinnitetty ripustinele-menttiin 6 ja koko rakenne on ripustettu keksinnön mukaisella renkaalla varustetun pyörän 1 napaan. Pallonivelen 8 pallo-osa on kiinni tukivarren 2 ripustinosan 2b kiinnityskorvak-keessa 4. Vastaavasti pallonivelten 8 ja 9 yhdysvälineinä toimivat kuoriosat ovat kiinni yhdyskappaleessa 10. Tukivarresta 2 pyörään 1 voimat kohdistuvat pallonivelten 7 ja 8 kautta ja pallonivel 9 toimii tilanteen mukaan. Vastaavasti pyörästä 1 tukivarteen 2 voimat kohdistuvat pallonivelten 7 ja 9 kautta, jolloin pallonivel 9 toimii myös reagoivana osana, jota pallonivel 8 ohjaa.

Pyörän ripustusjärjestelyssä painopiste siirtyy eteen- ja taaksepäin kuviossa 8 esitetyn nuolen A välisellä alueella. Painopiste siirtyy eteenpäin joko esteen O aiheuttamasta tör-mäysliikkeestä tai lisääntyneen vastuksen aiheuttamana. Vas-tamomentin arvo ylittää silloin palloniveliin 8 ja 9 kohdistuvan painon vaikutuksen. Koska ripustusjärjestelyn toiminta muuttuu painonkohdistumisen ja vipusuhteiden muutoksen johdosta, ripustusjärjestelyn toimintaa, sen jäykkyyttä reagointinopeutta ja pyörän 1 ohjautuvuutta voidaan säätää pal-lonivelien 7-9 sijaintia muuttamalla toistensa ja pyörän 1 navan suhteen. Tällöin painon kohdistuminen pallonivelille 7-9 muuttuu, sekä linjojen CL ja SL sijainti pyörän 1 ja alustan väliseen kosketuskohtaan nähden muuttuu.

Yksi säätökohde on caster-linja CL. Tavallisessa käytössä pallonivelien 7-9 sijainti ja caster-linja CL ovat esimerkiksi kuvioiden 8 ja 9 esittämissä paikoissa tai lähellä niitä. Caster-linjan CL perusasetuksena on kulma ajosuuntaan päin. Tämä kulma on esimerkiksi eteenpäin nouseva vaakatasoon verrattuna, jolloin kyse on positiivisesta asetuskulmasta.

Yhtenä säätökohteena on ohjauslinja SL ja sen asetuskulma. Pyörä 1 toimii asetuskulmien ja ajoalustan aiheuttamien voimien mukaan. Se reagoi vain ajoalustan aiheuttamiin voimiin vipusuhteiden mukaan. Esteen ylityksessä pyörä 1 ei pyri hyl-kimään estettä, vaan ohjautuu sitä kohti, vaikka este olisi pyörän jommallakummalla sivulla. Kallistumisella pyörä 1 saa suuremman ja paremman otteen esteestä. Pienemmät esteet pyörä voi ohittaa pelkästään kallistumalla ilman, että se vaikuttaa pallonivelen 7 korkeusasemaan. Ripustusjärjestelyn rakenteen ansiosta pyörä 1 noudattaa aina pallonivelen 7 liikerataa, myös kallistelu lukittuna, jolloin se myös ohjautuu itse. Hyvin suurilla ohjauskulmilla pallonivel 7 nousee jopa pyörän 1 etureunan korkeudelle ja painopiste sen mukana. Tästä johtuu suurten esteiden ylityskyky, joka on mahdotonta jäykälle pyörälle. Yhdistettynä kallisteluun ja ohjautumiseen pyörä vaimentaa kaikkia voimia ja se hillitsee myös pituussuuntaisia voimia. Juuri liikeradan aiheuttama suhteellisen nopeuden muutos tasaa pitkittäisiä voimia. Vastaavasti pyörän kallistelu ja ohjautuminen sekä renkaan erikoisrakenne hillitsevät sivuttaisvoimia. Näin pyörä rasittaa luontoa erittäin vähän ja jättää alustaansa vain vähän, jos ollenkaan jälkiä.

Pallonivelet 7 ja 8 ovat päältä katsoen edullisesti pyörän 1 keskilinjalla pyörän 1 leveyssuunnassa. Tällöin myös caster-linja CL on pyörän 1 keskilinjalla pyörän 1 leveyssuunnassa. Lepoasennossa linjat CL ja SL ovat keskenään samansuuntaisia juuri ylhäältä päin katsottuna. Pyörän 1 kosketuskohta alustaansa on ajoneuvon kulkusuunnassa pallonivelten 7 ja 8 keskivälillä. Jos pyörä 1 kohtaa esteen vaikkapa mainitun keskilinjan oikealla puolella, niin se aiheuttaa vääntöä, joka siirtää pallonivelen 9 keskilinjan vasemmalle puolelle. Pyörä 1 ohjautuu silloin oikealle. Samanaikaisesti pyörä 1 pystyy kallistumaan ja ohjautumaan kohti estettä. Kun pallonivel 9 on kuviossa 9 pistekatkoviivalla esitetyn ympyrän ylälaidal la, on pyörän 1 ohjautuminen nopeaa. Ympyrän sivuilla, esimerkiksi asemassa 9a taas taaksepäin jousto on nopeaa.

Keksinnön mukaisessa rakenteessa painopiste on korkeussuunnassa pallonivelten 7 ja 8 välisellä caster-linjalla CL. Tästä syystä tarvitaan mahdollisimman matalaprofiilinen rengas. Samalla ajoneuvosta kohdistuva painopiste siirtyy pyörän 1 navasta lähelle ajoalustan pintaa. Juuri tämä ominaisuus on täysin käänteentekevä verrattuna tunnetun tekniikan mukaisiin ratkaisuihin. Esteen ylityksessä pyörään kohdistunut paino on vivuttava esteen yli. Mitä korkeampi este, sitä enemmän lisä-voimaa tarvitaan. Tämä on juuri tunnetun tekniikan mukaisten rakenteiden suurin haitta. Painopiste ei siirry ja kosketuskohta erkanee keskiviivalta. Pitokyky menetetään aina, jos vauhti ei riitä esteen ylitykseen. Lisävoima tällöin vain lisää pyörän luistoa.

Edellä keksinnön mukaisen ajoneuvon ripustusjärjestelyn toimintaa on selitetty toimintaa yksinkertaistaen niin, että on esitetty yksittäisten liikkeiden ääriasentoja. Käytännössä pyörän 1 toiminnassa ovat mukana kaikki keinunta- ja kallis-teluliikkeet yhtä aikaa. Tällöin akselisto hakee automaattisesti helpoimman kulkutavan mukaisia asentoja ja matalaprofiilisen renkaan pinta hakeutuu aina optimaalisesti kulku-alustansa suuntaiseksi, jolloin kuormitusvoima on aina tuki-pintansa normaalin suuntainen. Tällöin saadaan keksinnön mukaisesta matalaprofiilisesta rengasrakenteesta ja sen mukautumiskyvystä paras mahdollinen hyöty.

Keksinnön mukaisen uuden rengasrakenteen ja esitetyn ripus-tusratkaisun mahdollistama ns. neutraalikosketus johtuu pyörän 1 itseohjautuvuudesta. Pallonivelet 7 ja 8 ovat kiinni tukivarressa 2 ja pallonivel 9 on kiinni napamoottorina toimivan moottorin 11 ripustinelementissä 6. Mainittu neutraalikosketus säilyttää aina kosketuksen niin lähellä lepokitkaa kuin on yleensä mahdollista. Pyörän 1 kallistelu taas jakaa pintapaineen kosketuskohdassa ja ottaa aina suuremman kosketuspinnan kuin vanhat rakenteet. Tämän pyörä 1 tekee täysin ajoalustan ehdoilla, kun taas tunnetun tekniikan mukainen pyörän ripustusrakenne toimii vain pyörän ripustuksen ehdoilla. Keksinnön mukainen rengas pystyy sopeutumaan pieniin ajo-alustan epätasaisuuksiin, koska siinä ei ole yhtenäistä jäykkää kantavaa rakennetta. Kantokyky perustuu moniin letkumai-siin osiin, jotka yhdessä muodostavat kuorman kantokyvyn.

Keksinnön mukaisessa renkaassa on kaksi yhteen vaikuttavaa tekijää, jotka vaikuttavat renkaan kuormankantoon ja joustoon. Ilmakanavista 24 koostuva ilmaosa joustaa sisäänpäin ja ilmakanavien 24 sivuilla olevat kumiosat kantavat tällöin yhä lisääntyvän painon. Ilmakanavan 24 ilmaosan kohdalta renkaan pinta joustaa sisäänpäin, jolloin seinämänä 25 oleva kumiosan kohta jäykempänä ottaa tartuntaa ilmaosan kummaltakin puolelta. Lepotilassa renkaan pinta on siis nollatilassa, mutta pyöriessään renkaan kosketus pystyy ottamaan tartuntaa kosketuspinnan lepotilan ylä- ja alapuolelta. Ilmaosan jouston palautuminen myös puhdistaa renkaan kuvion tehokkaammin kuin tunnetun tekniikan mukaisissa rakenteissa.

Alan ammattimiehelle on selvää, ettei keksintö rajoitu yksinomaan edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan voi vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä esimerkiksi renkaan rakenne voi poiketa edellä esitetystä. Siinä voi olla enemmän erilaisia kumi- ja vahvikekerroksia ja ne voivat olla erilaisia. Lisäksi ilmaletkuja voi olla yhden spiraalimaisesti kierretyn letkun sijasta useita rinnakkaisia letkuja tai kanavia, jotka on ilmaosistaan joko yhdistetty toisiinsa tai ovat toisistaan erillään, ja joilla on jokaisella oma tai keskenään yhteinen venttiili.

Claims (4)

1. Ajoneuvon rengas, jossa renkaassa on ainakin pintakerros (22) sekä venttiilin (23) kautta täytettävä ilmatila (20), joka koostuu joukosta vierekkäisiä, ilmaosiltaan toisiinsa yhdistettyjä ja yhteisellä venttiilillä (23) varustettuja ilma-kanavia (24), jotka on erotettu toisistaan olennaisesti joustavalla seinämämateriaalilla (25), ja joka rengas on sovitettu sijoitettavaksi vanteen kehälle (13), tunnettu siitä, että ilmakanavat (24) koostuvat yhdestä ilmaletkusta (27), joka on kierretty spiraalille renkaan vanteen kehälle (13).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rengas, tunnettu siitä, että ilmaletku (27) on kierretty spiraalille renkaan vanteen kehän (13) ulkopintaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen rengas, tunnettu siitä, että vierekkäisten ilmakanavien (24) välissä on sopivasti sijoitettua, ilmakanavien (24) välistä seinämää jäykempää materiaalia, kuten kiilamaista kumitäyttöä tai kumitappeja (26a), joka jäykempi materiaali on sovitettu jäämään koholle, kun ilmalla täytetyt kohdat joustavat.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen rengas, tunnettu siitä, että renkaan ilmakanavien (24) halkaisija on välillä 10-100 mm, edullisesti esimerkiksi pienempi kuin 50 mm.