CN103298628B - 农业用轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于不用增加质量和成本而确保胎体轮廓线的强度、加强相对于高负荷荷重的耐久性并且能够抑制对胎体帘布层的压缩输入力。当W表示从轮胎赤道面（CL）到胎体主体部（22C）的轮胎轴线方向最外侧点（P）的距离，并且D表示在轮胎赤道面（CL）上从胎圈基部（30）到胎体主体部（22A）的轮胎径向高度，胎体帘布层（12）的从轮胎赤道面（CL）到位置（P1）的范围内的曲率半径为（R1），胎体主体部（22B）的从位置（P1）到位置（P2）的范围内的曲率半径为（R2），以及胎体主体部（22C）的从位置（P2）到位置（P3）的范围内的曲率半径为（R3），其中位置（P1）位于在轮胎轴线方向上距轮胎赤道面（CL）0.6W处，位置（P2）位于胎圈基部（30）的轮胎径向外侧0.7D处，位置（P3）位于胎圈基部的轮胎径向外侧0.3D处，使得0.07≤R2/R1≤0.11并且0.5≤R2/R3≤0.7。

Description

农业用轮胎

技术领域

本发明关于一种农业用轮胎，特别地涉及具有优良的胎体帘布层耐久性的农业用轮胎。

背景技术

关于轮胎轴线方向的截面中的胎体帘布层的形状（胎体轮廓线），已经公开了结合多个具有不同曲率半径的胎体轮廓线的结构（见专利文献1和专利文献2）。此外，也已经公开了通过最优化在胎体帘布层中使用的钢丝帘线的加捻结构来改进相对于压缩输入力（compressioninput）的耐疲劳性的技术（见专利文献3）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-156011号公报

专利文献2：日本特开平8-142602号公报

专利文献3：日本特开平11-11107号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，关于以上引用的专利文献1和专利文献2的传统示例是关于乘用车辆轮胎的并且具有改进耐偏磨性能、燃油经济性和乘用舒适性的目的，所以它们具有与农业用轮胎不同的目的和使用条件。农业用轮胎用于在圃场等软土而不是硬的道路上行进。此外，农业用轮胎具有横向花纹胎面形状并且在比乘用车辆轮胎低的压力下使用以便通过深入软土而产生牵引力并向前移动。

伴随着农业用车辆的大型化，安装在该车辆上的轮胎的负荷荷重也增大了。应付这种情况的方法的示例包括提高轮胎的内压和增加轮胎的尺寸。对于这些方法，因为提高轮胎的内压导致降低了圃场的牵引力以及由土壤压实而导致的对圃场的损害，因此对能够提高多少轮胎内压存在限制。因此，一般采用增加轮胎尺寸的方法来应对轮胎的高负荷荷重。

为了确保圃场的牵引力并且减小由土壤压实导致的对圃场的损害，在低内压条件下使用用于农业作业用车辆的轮胎。因此，对于这种轮胎的胎体帘布层一般是使用有机纤维的胎体帘布层。

有机纤维胎体帘布层中的帘线的拉伸强度不是非常高，这样伴随着轮胎尺寸的增加，相对于充填到轮胎的内压而言该强度变得不足。为了消除这种情况，通常通过布置多个胎体帘布层来确保强度。然而，当轮胎尺寸增加时，必须有更多的胎体帘布层，这导致了轮胎重量的增加。

为了确保胎体帘线强度，还存在采用强度较大的钢丝帘线的方法。然而在轮胎以低内压使用的农业作业用车辆中，压缩力作用于胎体帘线。钢丝帘线容易受到这种压缩力的影响。为了将钢丝帘线应用于胎体帘线，例如，存在以上引用的专利文献3中说明的技术，但是在压缩力比想象的大的结构的轮胎中将钢丝帘线应用于胎体帘线存在限制。

考虑到以上情况，本发明的目的在于不用增加质量和成本而确保胎体轮廓线的强度、增强相对于高负荷荷重的耐久性并且能够抑制相对于胎体帘布层的压缩输入力。

用于解决问题的方案

本发明的第一方面是一种农业用轮胎，其包括：至少一层胎体帘布层，在所述胎体帘布层中使用钢丝帘线作为胎体帘线并且所述胎体帘布层具有胎体主体部，所述胎体主体部环状地跨接位于轮胎轴线方向两侧的胎圈部，并且所述胎体帘布层具有在所述胎圈部的外侧折返的折返部；至少两层带束层，在所述带束层中使用钢丝帘线作为带束帘线并且所述带束层布置在所述胎体帘布层的胎冠区域的轮胎径向外侧；以及胎面部，所述胎面部布置在所述带束层的轮胎径向外侧，其中轮胎花纹的表面积的总和等于或小于轮胎胎面宽度和轮胎周长的乘积的40%，所述轮胎具有65%至75%的扁平率，并且在轮胎安装在规范轮辋上并且轮胎没有充填内压的无荷重状态下，W表示从轮胎赤道面到所述胎体主体部的轮胎轴线方向最外侧点的距离，D表示在所述轮胎赤道面上从胎圈基部到所述胎体主体部的轮胎径向高度，R1表示所述胎体帘布层的从所述轮胎赤道面到位置P1的范围内的曲率半径，R2表示所述胎体主体部的从位置P1到位置P2的范围内的曲率半径，并且R3表示所述胎体主体部的从位置P2到位置P3的范围内的曲率半径，其中位置P1位于在轮胎轴线方向上距所述轮胎赤道面0.6W处，位置P2位于所述胎圈基部的轮胎径向外侧0.7D处，位置P3位于所述胎圈基部的轮胎径向外侧0.3D处，使得R1、R2和R3满足0.07≤R2/R1≤0.11并且0.5≤R2/R3≤0.7。

当作用于轮胎的力沿轮胎周向、轮胎径向和轮胎宽度方向分解时，在轮胎周向上的力主要通过车辆的驱动力/制动力产生，在轮胎径向上的力主要通过充填到轮胎的内压和来自于车辆重量的竖直方向荷重产生，在轮胎宽度方向上的力通过充填到轮胎的内压和当车辆转弯时的横向力产生。

在轮胎周向上的力大体上相对于胎体帘布层垂直地作用，这样在轮胎周向上的力不会产生相对于胎体帘布层的拉伸力和压缩力。

在轮胎径向上的力在胎侧部附近产生拉伸力和压缩力，特别地由车辆的重量产生的竖直方向的荷重在胎体帘布层中产生压缩力。该压缩力极大地作用于轮胎赤道面处的胎体主体部的轮胎径向高度D的30%至70%范围，也就是，在胎体主体部的胎体轮廓线沿轮胎径向延伸的位置处。

在轮胎宽度方向上的力在轮胎赤道面附近产生拉伸力和压缩力，特别地当车辆转弯时的横向力在轮胎赤道面附近的胎体主体部中产生压缩力。该压缩力极大地作用于轮胎与路面接触的胎面部的正下方和从轮胎赤道面到胎体主体部的轮胎轴线方向最外侧点的距离W的0%至60%的范围，也就是，在胎体主体部的胎体轮廓线沿轮胎轴线方向延伸的位置处。

此外，由于充填到轮胎的内压和竖直方向的荷重使得轮胎变形，并且弯折力还作用于胎体帘布层。胎体帘布层（胎体主体部）的弯折应力通常在从胎肩部起到胎侧部附近变得最大。

此处，R2/R1（在胎肩部附近的胎体主体部的曲率半径R2除以在轮胎赤道面CL附近的胎体主体部的曲率半径R1）等于或大于0.07的原因是：因为当R2/R1小于0.07时，会使胎肩部附近的曲率半径R2变得相对小，并且当内压充填到轮胎时使得对胎肩部附近的胎体主体部作用的拉伸力变小。在这种情况下，由于由竖直方向荷重导致的轮胎变形而产生的弯折力，最终，压缩力作用于胎肩部附近的胎体主体部的弯折部的内侧部分并且导致胎体帘布层在胎肩部附近断裂。

此外，R2/R1等于或小于0.11的原因是：因为当R2/R1超出0.11时，相反地，会使轮胎赤道面CL附近的胎体主体部的曲率半径R1变得相对小，并且当内压充填到轮胎时使得对轮胎赤道面CL附近的胎体主体部作用的拉伸力变小。在这种情况下，由于当车辆转弯时产生的横向力，最终，压缩力作用于轮胎赤道面CL附近的胎体主体部并且导致胎体帘布层在轮胎赤道面CL附近断裂。

接下来，R2/R3（胎肩部附近的胎体主体部的曲率半径R2除以胎侧部附近的胎体主体部的曲率半径R3）等于或大于0.5的原因是：因为当R2/R3小于0.5时，会使胎肩部附近的曲率半径R2变得相对小，并且当内压充填到轮胎时使得对胎肩部附近的胎体主体部作用的拉伸力变小。在这种情况下，由于由竖直方向荷重导致的轮胎变形而产生的弯折力，最终，压缩力作用于胎肩部附近的胎体主体部的弯折部的内侧部分并且导致胎体帘布层在胎肩部26附近断裂。

此外，R2/R3等于或小于0.7的原因是：当R2/R3超出0.7时，相反地，会使胎侧部附近的曲率半径R3变得相对小，并且当内压充填到轮胎时使得对胎侧部附近的胎体主体部作用的拉伸力变小。在这种情况下，由于竖直方向的荷重，最终，压缩力作用于胎侧部附近的胎体主体部并且导致胎体帘布层在胎侧部附近断裂。

通过允许大的拉伸力作用于轮胎赤道面CL附近的曲率半径为R1的胎体主体部，关于第一方面的农业用轮胎10能够在车辆转弯时减轻压缩入胎体帘线层的力并且改进转弯的耐久性。此外，通过允许大的拉伸力作用于胎肩部附近的曲率半径为R2的和胎侧部附近的曲率半径为R3的胎体主体部，农业用轮胎能够减轻在还包括当车辆转弯时的整个行驶期间压缩入胎体帘布层的力并且能够改进耐久性。

当内压充填到轮胎时作用于胎体帘布层的拉伸力的总和由内压决定，这样如果拉伸力仅在部分胎体帘布层中增加，不同于该部分的其它部分中的拉伸力变得较小。通过考虑类似在本发明中当轮胎处于荷重下时以及车辆转弯时作用于胎体帘布层的各部的压缩拉伸力设定胎体轮廓线（胎体主体部的各部的曲率），不用增加质量和成本，就能够确保胎体轮廓线的强度，能够提高相对于施加的高荷重的耐久性并且能够抑制对胎体帘布层的压缩力的输入。

本发明的第二方面是关于第一方面的农业用轮胎，在所述带束层中，在径向最内侧的第一层带束的带束帘线和在所述第一层带束的外侧的第二层带束的带束帘线彼此交叉，所述第一层带束相对于所述轮胎赤道面的带束帘线角度和所述第二层带束相对于所述轮胎赤道面的带束帘线角度各为10°至30°。

在关于第二方面的农业用轮胎中，带束层中的带束帘线角度小于在乘用车辆轮胎中使用的带束帘线角度并且变得更接近轮胎周向，这样由于在轮胎径向上的箍环效果能够抑制轮胎胎冠部的轮胎径向变形。

发明的效果

如上所述，根据关于本发明的第一方面的农业用轮胎，得到了如下的优良效果：不用增加质量和成本而确保胎体轮廓线的强度、增强相对于高负荷荷重的耐久性并且能够抑制相对于胎体帘布层的压缩输入力。

根据关于第二方面的农业用轮胎，得到如下的优良效果：能够抑制轮胎胎冠部的轮胎径向变形。

附图说明

[图1]是示出农业用轮胎的轮胎赤道面CL一侧的截面图。

具体实施方式

以下将基于附图说明本发明的实施方式。在图1中，关于本实施方式的农业用轮胎10具有65%至75%的扁平率并且具有至少一层胎体帘布层12、至少两层带束层14和胎面部16。

钢丝帘线（图中未示出）用作胎体帘布层12中的胎体帘线，胎体帘布层12具有环状地跨接位于轮胎轴线方向两侧的胎圈部18的胎体主体部22并且具有在胎圈部18中的胎圈芯20的外侧折返的折返部24。例如，折返部24延伸到且终止于胎侧部28的最大宽度位置。

在农业用轮胎10安装于规范轮辋并且没有内压充填到轮胎的无荷重状态中，W表示从轮胎赤道面CL到胎体主体部22的轮胎轴线方向最外侧点P的距离，D表示在轮胎赤道面CL上从胎圈基部30到胎体主体部22的轮胎径向高度，R1表示胎体帘布层12的从轮胎赤道面CL到位置P1的范围内的曲率半径，R2表示胎体主体部22的从位置P1到位置P2的范围内的曲率半径，并且R3表示胎体主体部22的从位置P2到位置P3的范围内的曲率半径，其中位置P1位于在轮胎轴线方向上距轮胎赤道面CL0.6W处，位置P2位于胎圈基部30的轮胎径向外侧0.7D处，位置P3位于胎圈基部30的轮胎径向外侧0.3D处，并且使得R1、R2和R3满足0.07≤R2/R1≤0.11并且0.5≤R2/R3≤0.7。

此处，R2/R1（在胎肩部26附近的胎体主体部22B的曲率半径R2除以在轮胎赤道面CL附近的胎体主体部22A的曲率半径R1）等于或大于0.07的原因是：因为当R2/R1小于0.07时，会使胎肩部26附近的曲率半径R2变得相对小，并且当内压充填到轮胎时使得对胎肩部26附近的胎体主体部22B作用的拉伸力变小。在这种情况下，由于由竖直方向荷重导致的轮胎变形而产生的弯折力，最终，压缩力作用于胎肩部26附近的胎体主体部22B的弯折部的内侧部分并且导致胎体帘布层12在胎肩部26附近断裂。

此外，R2/R1等于或小于0.11的原因是：因为当R2/R1超出0.11时，相反地，会使轮胎赤道面CL附近的胎体主体部22的曲率半径R1变得相对小，并且当内压充填到轮胎时使得对轮胎赤道面CL附近的胎体主体部22A作用的拉伸力变小。在这种情况下，由于当车辆转弯时产生的横向力，最终，压缩力作用于轮胎赤道面CL附近的胎体主体部22A并且导致胎体帘布层12在轮胎赤道面CL附近断裂。

接下来，R2/R3（胎肩部26附近的胎体主体部22B的曲率半径R2除以胎侧部28附近的胎体主体部22C的曲率半径R3）等于或大于0.5的原因是：因为当R2/R3小于0.5时，会使胎肩部26附近的曲率半径R2变得相对小，并且当内压充填到轮胎时使得对胎肩部26附近的胎体主体部22B作用的拉伸力变小。在这种情况下，由于由竖直方向荷重导致的轮胎变形而产生的弯折力，最终，压缩力作用于胎肩部26附近的胎体主体部22B的弯折部的内侧部分并且导致胎体帘布层12在胎肩部26附近断裂。

此外，R2/R3等于或小于0.7的原因是：当R2/R3超出0.7时，相反地，会使胎侧部28附近的曲率半径R3变得相对小，并且当内压充填到轮胎时使得对胎侧部28附近的胎体主体部22C作用的拉伸力变小。在这种情况下，由于竖直方向的荷重，最终，压缩力作用于胎侧部28附近的胎体主体部22C并且导致胎体帘布层12在胎侧部28附近断裂。

在本实施方式中，“规范轮辋”是指由美国的轮胎和轮辋协会（TRA）出版的2010年版的年鉴（YEARBOOK）中指定的适用尺寸的标准轮辋。“规范荷重”和“规范内压”是指在同一年鉴中指定的具有适当的尺寸和帘布层层级（plyrating）的最大荷重和相对于最大荷重的空气压力。在使用地和制造地适用JATMA标准或ETRTO标准的情况下，遵循各标准。

使用空气对轮胎充填内压，但是可以将空气替换成诸如氮气等的非活性气体。

接下来，使用钢丝帘线（在图中未示出）作为带束层14中的带束帘线，并且带束层14被布置在胎体帘布层12的胎冠区域的轮胎径向外侧。尽管在图中未示出，在带束层14中，轮胎径向最内侧的第一层带束31和第一层带束31外侧的第二层带束32彼此交叉，第一层带束31和第二层带束32相对于轮胎赤道面CL的带束帘线角度各为10°至30°。

胎面部16布置在带束层14的轮胎径向外侧。胎面部16中的轮胎花纹（图中未示出）的表面积的总和等于或小于胎面宽度和胎面周长的乘积的40%。

此处，“胎面宽度”是指当轮胎已经安装在规范轮辋而轮胎已经充填规范内压并且轮胎处于静止的状态中施加规范荷重并且相对于平板（图中未示出）垂直地载置农业用轮胎10时，轮胎接触面的在轮胎轴线方向上的最大宽度。

（作用）

本实施方式如上所述地被构造，以下将说明本实施方式的作用。当作用于轮胎上的力沿轮胎周向、轮胎径向和轮胎宽度方向分解时，在轮胎周向上的力主要通过车辆的驱动力/制动力产生，在轮胎径向上的力主要通过充填到轮胎的内压和来自于车辆重量的竖直方向荷重产生，在轮胎宽度方向上的力通过充填到轮胎的内压和当车辆转弯时的横向力产生。

在轮胎周向上的力大体上相对于胎体帘布层12垂直地作用，所以在轮胎周向上的力不会产生相对于胎体帘布层12的拉伸力和压缩力。

在轮胎径向上的力在胎侧部28附近产生拉伸力和压缩力，特别地通过车辆的重量产生的竖直方向的荷重在胎体帘布层12中产生压缩力。该压缩力极大地作用于轮胎赤道面CL处的胎体主体部22A的轮胎径向高度D的30%至70%范围，也就是，在胎体主体部22的胎体轮廓线沿轮胎径向延伸的位置处。

在轮胎宽度方向上的力在轮胎赤道面CL附近产生拉伸力和压缩力，特别地当车辆转弯时的横向力在轮胎赤道面CL附近的胎体主体部22A中产生压缩力。该压缩力极大地作用于在轮胎与路面接触的胎面部16的正下方和从轮胎赤道面CL到胎体主体部22的轮胎轴线方向最外侧点的距离W的0%至60%的范围，也就是，在胎体主体部22的胎体轮廓线沿轮胎轴线方向延伸的位置处。

此外，由于充填到轮胎的内压和竖直方向的荷重使得轮胎变形，并且弯折力还作用于胎体帘布层12。胎体帘布层12（胎体主体部22）的弯折应力通常在从胎肩部26起至胎侧部28附近变得最大。

通过允许大的拉伸力作用于轮胎赤道面CL附近的曲率半径为R1的胎体主体部22A，关于本实施方式的农业用轮胎10能够在车辆转弯时减轻压缩入胎体帘线层12的力并且改进转弯的耐久性。此外，通过允许大的拉伸力作用于胎肩部26附近的曲率半径为R2的胎体主体部22B和胎侧部28附近的曲率半径为R3的胎体主体部22C，农业用轮胎10能够减轻在还包括当车辆转弯时的整个行驶期间压缩入胎体帘布层12（胎体主体部22）的力并且能够改进耐久性。

当内压充填到轮胎时作用于胎体帘布层12的拉伸力的总和由内压决定，这样如果拉伸力仅在部分胎体帘布层12中增加，不同于该部分的其它部分中的拉伸力变得较小。通过考虑类似在本实施方式中当轮胎处于荷重下时以及当车辆转弯时作用于胎体帘布层12的各部的压缩拉伸力设定胎体轮廓线（胎体主体部22的各部的曲率），不用增加质量和成本，就能够确保胎体轮廓线的强度，能够提高相对于施加的高荷重的耐久性并且能够抑制对胎体帘布层12的压缩力的输入。

然而，带束层14中的带束帘线角度小于在乘用车辆轮胎中使用的带束帘线角度并且变得更接近轮胎周向，这样因为在轮胎周向上的箍环效果（hoopeffect）能够抑制轮胎胎冠部的轮胎径向变形。

（实验例）

对具有表1所示规格的尺寸为710/70R42的轮胎的作业例和比较例1-6进行胎体帘布层耐久性的评价试验，得到了表2示出的结果。

在轮胎安装在DW23A×42轮辋上的条件下进行这些轮胎的评价，对于破裂压力试验，轮胎内表面充填水并且测量当轮胎破裂时的水压。

在转鼓试验中在空气压力为100kPa的条件下进行胎体帘布层耐久性试验，负荷荷重是对应气压（规范内压）的TRA负荷荷重（规范荷重）×1.2倍[kgf]的负荷荷重，每10秒向左右加10度偏行角度，测量当轮胎以16km每小时行驶26000km时胎体帘布层帘线是否存在塑性变形和断裂。当在行驶完26000km之前出现故障时，测量直到故障之前行驶的距离以及在故障的同时帘布层帘线是否存在塑性变形和断裂。

在表1中使用以作业例表示为100的指数示出了轮胎断裂压力和轮胎质量的数值。

根据表2，明显的是，对于作业例轮胎，在不降低轮胎断裂压力或者增加轮胎重量的情况下，能够通过增加作用于胎体帘布层的拉伸应力并降低弯折应力来改进胎体帘布层耐久性。

表1

表2

（附图标记说明）

10农业用轮胎

12胎体帘布层

14带束层

16胎面部

18胎圈部

22胎体主体部

22A胎体主体部

22B胎体主体部

22C胎体主体部

30胎圈基部

31第一层带束

32第二层带束

CL轮胎赤道面

D轮胎径向高度

P轮胎轴线方向最外侧点

P1位置

P2位置

P3位置

R1曲率半径

R2曲率半径

R3曲率半径

W距离

Claims (2)

1.一种农业用轮胎，其包括：

至少一层胎体帘布层，在所述胎体帘布层中使用钢丝帘线作为胎体帘线并且所述胎体帘布层具有胎体主体部，所述胎体主体部环状地跨接位于轮胎轴线方向两侧的胎圈部，并且所述胎体帘布层具有在所述胎圈部的外侧折返的折返部；

至少两层带束层，在所述带束层中使用钢丝帘线作为带束帘线并且所述带束层布置在所述胎体帘布层的胎冠区域的轮胎径向外侧；以及

胎面部，所述胎面部布置在所述带束层的轮胎径向外侧，

其中所述轮胎具有65％至75％的扁平率，

其特征在于，

轮胎花纹的表面积的总和等于或小于轮胎胎面宽度和轮胎周长的乘积的40％，并且

在轮胎安装在规范轮辋上并且轮胎没有充填内压的无荷重状态下，W表示从轮胎赤道面到所述胎体主体部的轮胎轴线方向最外侧点的距离，D表示在所述轮胎赤道面上从胎圈基部到所述胎体主体部的轮胎径向高度，R1表示所述胎体帘布层的从所述轮胎赤道面到位置P1的范围内的曲率半径，R2表示所述胎体主体部的从位置P1到位置P2的范围内的曲率半径，并且R3表示所述胎体主体部的从位置P2到位置P3的范围内的曲率半径，其中位置P1位于在轮胎轴线方向上距所述轮胎赤道面0.6W处，位置P2位于所述胎圈基部的轮胎径向外侧0.7D处，位置P3位于所述胎圈基部的轮胎径向外侧0.3D处，使得R1、R2和R3满足0.07≤R2/R1≤0.11并且0.5≤R2/R3≤0.7。

2.根据权利要求1所述的农业用轮胎，其特征在于，在所述带束层中，在径向最内侧的第一层带束的带束帘线和在所述第一层带束的外侧的第二层带束的带束帘线彼此交叉，所述第一层带束相对于所述轮胎赤道面的带束帘线角度和所述第二层带束相对于所述轮胎赤道面的带束帘线角度各为10°至30°。