CN101636286A - 用于重型车辆的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于重型车辆的轮胎，所述轮胎具有径向胎体加强件，其宽度超过25英寸，所述轮胎包括至少一个工作胎冠加强件，所述工作胎冠加强件由大体周向定向的加强元件的至少一个层构成、由至少两个所谓的工作层径向覆盖，所述工作层在轴向上比大体周向定向的加强元件的层宽。根据本发明，每个工作层包括至少两个轴向分离部分，在至少径向最内工作层的轴向外部部分的每个的轴向内端与大体周向定向的加强元件的径向最外层的端部之间的距离小于45mm，工作胎冠层的每个的两个部分之间在轴向方向上的间隙大于5mm。

Description

用于重型车辆的轮胎
技术领域
本发明涉及一种用于安装到重型车辆或重型建筑机械的轮胎，所述轮胎包括径向由胎面覆盖的径向胎体加强件，其具有大于25英寸的轴向宽度。
尽管不局限于本申请的类型，本发明将参考用于在矿山工作的装载机类车辆并具有大于37英寸的轴向宽度的轮胎作详细说明。此类装载机用于矿山以装满倾卸类车辆的吊货盘。
背景技术
轮胎的加强结构或加强件，尤其是用于建筑车辆的轮胎，当前通常由包括习惯称为“胎体帘布层”、“胎冠帘布层”等的一个帘布层或多个帘布层的堆叠构成。给加强件命名的这种方式起源于制造过程，其包括制造呈帘布层形式的一系列半成品，帘布层设置有通常为纵向的线状加强件，帘布层随后被组装或堆叠以制造胎坯。帘布层制造为扁平的、大尺寸的、且随后切割为适合特定产品的尺寸。该帘布层起初装配为实际扁平的形状。如此制造的胎坯随后被成形以得到典型的环形的轮胎形状。这种“完成的”半成品被应用在胎坯上以得到准备用于硫化的产品。
此类“传统”的方法，尤其是在制造胎坯的阶段，包括使用锚固部件(通常为胎圈芯)，锚固部件用于在轮胎的胎圈区域锚固或固定胎体加强件。因此，对于此类方法，形成胎体加强件(或仅仅一部分)的所有帘布层的一部分绕放置在轮胎胎圈内的胎圈芯卷起。这样在胎圈内锚固了胎体加强件。
尽管在帘布层的构造和装配中存在无数的变化，工业上普遍采用这种传统的方法导致本领域技术人员基于此方法使用词汇；因此，通常可接受的术语、特别是包括术语“帘布层”、“胎体”、“胎圈芯”、和“成形”用来指的是从扁平轮廓到环形轮廓的转变等等。
现在存在严格来说没有上述定义的“帘布层”或“胎圈芯”的轮胎。例如，文献EP0582196公开了没有帘布层形式的半成品帮助制造的轮胎。例如，不同加强结构的加强元件直接应用于邻近的橡胶混合物层，所有东西以连续层施加到环形芯，环形芯的形状直接成形生产为接近轮胎的最终形状。因此在此类轮胎中没有“半成品”产品或“帘布层”或“胎圈芯”。诸如橡胶混合物和以丝线或细线形式的加强元件这样的基本产品被直接施加到胎芯上。由于胎芯是环形的，无需形成胎坯以将其从扁平的形状转变为环形的形状。
这里还有使用特别适合于快速、有效和简单地铺设在中心芯上的半成品装配在环形芯的方法。最后，可使用混合方法，包括获得特定构造特征(如帘布层、胎圈芯等)的某些半成品，而其他的由直接施加混合物和/或加强元件制造。
在本文中，为了考虑在产品制造和设计领域的新近技术变化，传统术语如“帘布层”、“胎圈芯”等等由中性术语或独立于使用的此类方法的术语代替。因此术语“胎体型加强件”或“侧壁加强件”可以正当地用于表示传统方法中的胎体帘布层的加强元件、和通常施加到根据不涉及半成品的方法制造的轮胎的侧壁的相应加强元件。术语“锚固区域”是指以传统方式绕胎圈芯“传统地”卷起的胎体帘布层，该组件由周向加强元件、橡胶混合物、和使用在环形芯上施加元件的方法形成的底部区域的侧壁加强部分形成。
就用于建筑场地的轮胎的通常设计而言，锚固在每个胎圈中的径向胎体加强件由至少一层金属加强元件组成，这些加强元件在这个层中大致平行。胎体加强件通常由胎冠加强件覆盖，胎冠加强件由金属加强元件的至少两个工作胎冠层组成，然而，金属加强元件每从一个层到另一层交叉，并与周向方向的夹角在15°到70°之间。在胎体加强件和工作胎冠层之间，通常有两层加强元件，加强元件从一个层到另一层交叉且成不到12°的夹角；加强元件的这些层的宽度通常小于工作层的宽度。工作层的径向外侧是保护层，其加强元件成10°到65°之间的角度。胎冠加强件本身由胎面覆盖。
术语“轴向”是指平行于轮胎旋转轴线的方向，而“径向”是指与轮胎旋转轴线相交成直角的方向。轮胎的旋转轴线是轮胎正常使用时绕其旋转的轴线。
周向平面或周向切割平面是垂直于轮胎旋转轴线的平面。赤道平面或周向中面是穿过胎面中心或胎冠并将轮胎分为两部分的周向平面。
径向平面是包含轮胎旋转轴线的平面。
轮胎的纵向或周向方向是对应于轮胎外周、并且由轮胎滚动的方向限定的方向。
如上所述的建筑场地的轮胎，对于正常载荷和尺寸，通常经受4到10巴之间的压力。
如上所述在用于装载机的轮胎的情况下，就所述装载机是备有具有很低回转刚度的轮胎的铰链车而言，轮胎的胎冠加强件很特殊。定义用于此类轮胎的胎冠加强件在用在此类车辆的轮胎的磨损方面是特别有利的，此类轮胎特别地具有工作层，其加强元件与周向方向成大于45°的角度。
相反，在这些轮胎使用的特别恶劣的条件下，在成小于12°角度的加强元件的层的端部的区域中，轮胎可能遭受胎冠加强件的工作层的损害。
发明内容
因此，发明人给他们自己的任务是使轮胎尤其在磨损方面具有特别满意的性能，而不管所述轮胎用在什么条件下都不显示对工作层的损害。
根据本发明，这个目的通过一种用于重型车辆的轮胎实现，所述轮胎具有径向胎体加强件，其宽度超过25英寸，所述轮胎包括径向嵌入在所述胎体加强件与胎面之间的胎冠加强件，所述胎冠加强件包括至少一个工作胎冠加强件，所述工作胎冠加强件由大体周向定向的加强元件的至少一个层构成、由至少两个所谓的工作层径向覆盖，与周向方向成15至70°之间角度的工作层的加强元件在每个层内相互平行并且从一个层到另一层相互交叉，所述两个工作层在轴向上比大体周向定向的加强元件的层宽，每个工作层包括至少两个轴向分离部分，在至少径向最内工作层的轴向外部部分的每个的轴向内端与大体周向定向的加强元件的径向最外层的端部之间的距离小于45mm，工作胎冠层的每个的两个部分之间在轴向方向上的间隙大于5mm。。
有利地，大体周向定向的加强元件与周向方向成小于12°的角度。
根据本发明的一个优选实施例，在至少径向最内工作层的每个轴向外部部分的轴向内端与大体周向定向的加强元件的层的端部之间的距离小于25mm，且优选小于10mm。
因此根据本发明所述的轮胎包括具有在轴向方向的至少一个不连续部分的工作层，所述不连续部分位于大体周向定向的加强元件的层的端部附近；在至少径向最内工作层的每个轴向外部部分的轴向内端与大体周向定向的加强元件的径向最外层的端部之间的距离小于45mm。此外，在工作层中的轴向间断或不连续部分大于5mm。
在对轮胎特别严峻的条件下对安装在装载机上的轮胎的测试证明，与类似结构但在工作层中不具有不连续部分特征的参考轮胎相比，根据本发明的轮胎的所述工作层没有任何损害，而参考轮胎有损害。
发明人相信这些结果的解释在于对在运行时期出现的工作层的加强元件内的压缩应力的限制。所述工作层内的间断实际限制了加强元件的压缩，至少在敏感区域。
根据本发明，作为优选，工作胎冠加强件包括大体周向定向的加强元件的两个层。
根据本发明，再次作为优选，工作层的加强元件成大于45°的角度。在轮胎磨损性能方面，工作层的这样的角度是特别有利的。
根据本发明的有利变化形式，至少径向最内工作层的至少轴向外部部分的轴向内端在轴向上在大体周向定向的加强元件的径向最外层的端部的内侧。根据本发明实施例的变化形式，径向最内工作层的至少轴向外部部分具有与径向邻接的大体周向定向的加强元件的层轴向叠加区域。作为特定类型轮胎的使用，这种结构的胎冠结构可以通过在构成胎冠加强件的各个层之间更好分散应力从而在轮胎磨损和耐久性方面得到更好的结果。
根据本发明实施例的其他变化形式，至少径向最内工作层的至少轴向外部部分的轴向内端在轴向上位于大体周向定向的加强元件的至少径向最外层的端部的外侧。根据本发明实施例的一些其他变化形式，至少径向最内工作层的至少轴向外部部分的轴向内部端在轴向上位于大体周向定向的加强元件的每个层的端部的外侧；至少所述工作层的至少轴向外部部分的轴向内端有利地在轴向上位于至少一个保护层的端部的内侧，该保护层将在后面更详细地描述。
本发明的一个实施例是两个工作层的轴向外部部分的轴向内端是邻近的。根据本发明的该实施例，两个工作层在相同位置轴向地被中断。特别地，这种实施例使得制造方法更简单。
本发明的另一个实施例，在轮胎的机械操作方面更有利，两个工作层的轴向外部部分的轴向内端是不邻近的且轴向偏移。
根据本发明更有利地是，两个工作层的间断的轴向长度是一样的，特别是当端部是邻近的时。但是，根据依赖于各种胎冠层如何布置的特定结构，本发明提供的间断能够具有从一层到另一层变化的轴向宽度。
本发明的第一个变化形式是至少一个工作层包括两个轴向分离的部分。根据本发明实施例的这一第一变化形式，工作层包括彼此轴向分离相对大的距离的两个轴向外部部分，该距离至少等于大体周向定向的加强元件的层的轴向宽度减去90mm，优选为减去50mm和更优选为减去20mm。
例如这样的本发明实施例的一个变化形式特别使得在胎面中心减少刚度成为可能。同样有利的，每个工作层包括两个轴向分离的部分。
本发明的第二个变化形式是至少一个工作层包括三个轴向分离的部分，且因此在每个工作层内存在两个不连续的轴向区域。例如这样的实施例得到与第一个变化形式相似的结果，工作层仍然在胎面中心部分之下。
根据本发明实施例的第二个变化形式，加强元件与周向方向构成的角度在同一工作层的三个部分内可以相同或不同，并且特别地可以在两个轴向部分内相同，而在中心部分与这些轴向部分相比不同。再有利地，每个工作层包括三个轴向分离部分。
根据本发明实施例的这些变化形式的任一个，执行的测试证明根据本发明的轮胎能够在特别严峻的条件下长距离行驶而不会在工作层出现任何象传统的轮胎在相同运转条件下发生的损害。
根据本发明的优选实施例，径向最内工作层在轴向上最宽。
按照本身所知的一种方式，特别是为了改善轮胎抗切割和刺破性能，工作胎冠加强件由包括至少一个保护层的保护加强件补充。
同样优选地，胎冠加强件包括至少两个弹性金属保护层，且径向最内保护层在轴向上最宽。
根据本发明有利地是，保护层具有小于工作层宽度的宽度。
同样优选地，保护层的加强元件相互交叉。
本发明实施例的变化形式包括由部分重叠胎圈包布构成的保护层。不管使用什么类型的保护层，使用的弹性加强件可以是以直线或正弦路径布置的元件。
附图说明
本发明的其他的细节和有利特征将参考附图1至5在以下本发明具体实施例的描述中说明，其中：
-图1是根据本发明的第一实施例的轮胎的示意图；
-图2是根据本发明的第二实施例的轮胎的示意图；
-图3是根据本发明的第三实施例的轮胎的示意图；
-图4是根据本发明的第四实施例的轮胎的示意图；以及
-图5是根据本发明的第五实施例的轮胎的示意图。
具体实施方式
为了便于理解，附图没有按比例示出。附图所示仅仅是轮胎的半视图，其相对于XX’轴线对称延伸，XX’轴线表示轮胎的周向中面或赤道面。
图1是根据本发明制造的轮胎1的径向截面示意图。尺寸为45/65 R 45的轮胎1包括锚固在图中未示出的两个胎圈中的胎体加强件2。胎体加强件2由胎冠加强件3环绕，胎冠加强件3径向地从内到外包括：
-第一层31，第一层31由相对于周向方向成5°角度定向的不能伸展的金属帘线形成；
-第二层32，第二层32由相对于周向方向成5°角度定向、并且与第一层31的金属帘线交叉的不能伸展的金属帘线形成；第二层32在轴向上比第一层31短；
-工作层33，工作层33由相对于周向方向成60°角度定向、并且与第二层32的金属帘线交叉的金属帘线制成。工作层33被中断并且包括三个部分(图中只示出其中两部分)：两个轴向外部部分33’和一个中心部分33”。层33中的间断的宽度L，也就是沿着轴向方向在部分33’和33”的端部之间的距离等于30mm。在部分33’轴向内端和层32的端部之间的距离D等于20mm，部分33’的轴向内端在轴向上位于层32的端部的内侧；
-工作层34，工作层34由相对于周向方向成60°角度定向、并且与层33的金属帘线交叉的金属帘线形成。工作层34被中断并且包括三个部分：两个轴向外部部分34’和一个中心部分34”。层34象层33一样轴向被中断，轴向外部部分34’的轴向宽度小于轴向外部部分33’的轴向宽度；
-保护层35，保护层35由相对于周向方向成16°角度定向、并且与层34的帘线交叉的可伸展金属帘线形成，保护层35的轴向宽度小于工作层34的宽度；
-保护层36，保护层36由相对于周向方向成16°角度定向、并且与层35的帘线交叉的可伸展金属帘线形成，保护层36的轴向宽度小于保护层35的宽度。
图2所示为本发明实施例的第二个变化形式。轮胎21与图1中的轮胎不同在于，层233和234被中断、并且每个包括两个部分233’，234’，它们的轴向内端与层232的端部轴向间隔等于20mm的距离D。在图中，两个部分233’或234’的端部之间的轴向距离等于层232的轴向宽度减去两倍距离D。
图3所示为本发明实施例的第三个变化形式。轮胎31与图1中的轮胎不同在于，层333和334被中断使得轴向外部部分333’和334’的轴向内端在轴向上位于层332的端部的外侧。如图3所示，工作层333和334包括三个部分333’，333”以及334’和334”，如图1所示那种情况。同样的层333和334可选地包括两个部分，如图2所示那种情况。在两个部分233’或234’的端部之间的轴向距离等于层232的轴向宽度加上两倍的10mm的距离D。
图4所示为本发明实施例的第四个变化形式。轮胎41与图1中的轮胎不同在于，首先如图2所示那种情况，层433和434被中断、并且每个包括两个部分433’，434’，其次所述层的轴向内端轴向彼此偏离且因此不邻近。部分433’的轴向内端与层432的端部间隔20mm的距离D。部分434’的轴向内端与层432的端部间隔50mm的距离D’。图4中，两个部分433’的轴向内端之间的轴向距离等于层432的轴向宽度减去两倍距离D。同样地，两个部分434’的轴向内端之间的轴向距离等于层432的轴向宽度减去两倍距离D’。
图5所示为本发明实施例的另一个变化形式。图5中所示的轮胎51如以前一样包括两个被中断的工作层533和534。工作层534包括两个部分534’，它们的轴向内端与层532的端部间隔等于20mm的距离D2。工作层533也包括由层532轴向分离的两个部分533’，层532的端部与部分533’的轴向内端间隔等于20mm的距离D1。
根据图5所示，工作层533和层532的组合可比作三个部分层，其中轴向外部部分533’由成60°角度定向的加强元件构成，中心部分532由成5°角度定向的加强元件构成。
图中所示的各种实施例不应限制性地被解释，本发明实施例的其他变化形式理所当然是能实现的。
首先，在所有例子中，胎冠加强件的各层的加强元件的角度被认为是始终一样的。很明显这些角度可以不同；例如，工作层的加强元件的角度可以选择得更小些，特别是当工作层制成两个部分时。
尤其是，可想像制造三个部分的中断工作层，其中加强元件的角度是不一样的；例如，中心部分的加强元件可以比轴向外部部分的加强元件成更小角度，例如这些角度可与保护层的角度类似。
根据本发明制造的轮胎在CAT992G装载机型的车辆上进行测试。
执行的对比测试基于图4所示的轮胎。对比所使用的是除了工作层不被中断之外具有类似胎冠结构的相同参考轮胎。
在同一车辆上测试轮胎，该车辆沿着模仿对轮胎非常艰难的路径的同一路线行驶、且由同一驾驶者驾驶。该路径模仿料车满载的装载机的使用，特别包括向前和向后行驶的短距离、从零速度施加大量扭矩传递的向前和向后行驶开始、以及包括弯曲的长距离行驶阶段。
行驶300小时后，测试确认了根据本发明的轮胎无任何损害，而参考轮胎对在基本沿周向定向加强元件的帘布层端部的区域中的工作帘布层出现了损害迹象。

Claims (10)

1、一种用于重型车辆的轮胎，所述轮胎具有径向胎体加强件，其宽度超过25英寸，所述轮胎包括径向嵌入在所述胎体加强件与胎面之间的胎冠加强件，所述胎冠加强件包括至少一个工作胎冠加强件，所述工作胎冠加强件由大体周向定向的加强元件的至少一个层构成、由至少两个所谓的工作层径向覆盖，与周向方向成15至70°之间角度的工作层的加强元件在每个层内相互平行并且从一个层到另一层相互交叉，所述两个工作层在轴向上比大体周向定向的加强元件的层宽，其特征在于，每个工作层包括至少两个轴向分离部分，在至少径向最内工作层的轴向外部部分的每个的轴向内端与大体周向定向的加强元件的径向最外层的端部之间的距离小于45mm，工作胎冠层的每个的两个部分之间在轴向方向上的间隙大于5mm。
2、如权利要求1所述的轮胎，其特征在于，大体周向定向的加强元件与周向方向成小于12°的角度。
3、如权利要求1和2之一所述的轮胎，其特征在于，所述工作层的加强元件成大于45°的角度。
4、如权利要求1至3之一所述的轮胎，其特征在于，至少径向最内工作层的轴向外部部分的至少轴向内端在轴向上位于大体周向定向的加强元件的径向最外层的端部的内侧。
5、如权利要求1至3之一所述的轮胎，其特征在于，至少径向最内工作层的轴向外部部分的至少轴向内端在轴向上位于大体周向定向的加强元件的至少径向最外层的端部的外侧。
6、如权利要求1至5之一所述的轮胎，其特征在于，所述两个工作层的轴向外部部分的轴向内端在轴向上不邻近。
7、如前述权利要求之一所述的轮胎，其特征在于，所述工作层中的至少一个包括两个轴向分离的部分。
8、如前述权利要求之一所述的轮胎，其特征在于，径向最内工作层在轴向上是最宽的。
9、如前述权利要求之一所述的轮胎，其特征在于，所述胎冠加强件包括至少一个保护层。
10、如权利要求8所述的轮胎，其特征在于，所述胎冠加强件包括至少两个保护层，且径向最内保护层在轴向上是最宽的。
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