CN104411509A - D档速度农用轮胎 - Google Patents

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CN104411509A CN201380034096.7A CN201380034096A CN104411509A CN 104411509 A CN104411509 A CN 104411509A CN 201380034096 A CN201380034096 A CN 201380034096A CN 104411509 A CN104411509 A CN 104411509A
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Abstract

本发明提供一种用于自推进农用设备的“D档速度”农用轮胎，其可以在公路上以达到40mph的速度间歇地行驶。高天然橡胶含量配混物的胎面下层放置在轮胎的胎面和聚酯带之间以有助于减小邻近带的内部热生成。

Description

D档速度农用轮胎
技术领域
本发明涉及充气轮胎，并且更特别地涉及在自推进农用设备上使用的轮胎。
背景技术
大型自推进农用设备、例如拖拉机、联合收割机和高地隙喷雾机将其大部分时间消耗在田地中，但是间歇地需要在公共道路上从一块田地移动到另一块田地。当这样的设备的设计在尺寸和成本上增加时，当设备在公共道路上从一块田地移动到另一块田地时通过尽可能快速地移动设备而最小化设备的停歇时间的期望增加。
在二十世纪八十年代，这样的设备的典型最大运输速度为大约20mph。如今，多数这样的设备在运输模式下仍然不超过30mph。在达到30mph的速度下，在这样的农用设备上使用的轮胎典型地不生成足够的热以影响典型地构成这样的轮胎的聚酯带的负荷承载能力和寿命。
然而当前的市场需求正在推动这样的农用设备的轮胎的设计在公共道路上行驶时能够在达到40mph的速度下操作。根据工业分类，设计用于达到40mph的速度的轮胎被称为“D档速度”类轮胎。
因此继续需要改进农用轮胎以适应这些增加的速度。
发明内容
在一个实施例中一种充气农用轮胎包括圆周胎面部分，所述圆周胎面部分包括从胎面部分的第一和第二肩部朝着轮胎的赤道平面延伸的胎面花纹块的第一和第二排。花纹块与轮胎的旋转轴线成0°到65°的角延伸。胎面部分具有不大于大约40％的接触面积与总胎面面积的比率。轮胎包括一对胎圈部分和从胎圈部分延伸到胎面部分的一对侧壁部分。包括至少一个胎体帘布层的胎体围绕轮胎圆周地延伸。胎体帘布层包括轴向内部部分和围绕胎圈部分延伸并且朝着胎面部分向上延伸且终止于上翻端部的轴向外部上翻部分。多个圆周延伸带布置在胎体和圆周胎面部分之间。胎面下配混物层位于圆周胎面部分和带之间。胎面下配混物层具有比圆周胎面部分低的滞后使得胎面下配混物层比圆周胎面部分在内部生成更少的热。胎面下配混物层具有至少0.1英寸的厚度。
在另一方面，一种充气农用轮胎包括胎面部分，所述胎面部分包括从胎面部分的第一和第二肩部朝着轮胎的赤道平面延伸的胎面花纹块的第一和第二排。花纹块与轮胎的旋转轴线成0°到65°的角延伸。胎面部分具有不大于40％的接触面积与总胎面面积的比率。胎面部分具有至少大约55英寸的外径。轮胎包括一对相对的胎圈部分，和包括至少一个径向胎体帘布层的胎体。每个胎体帘布层具有轴向内部部分和两个上翻部分。一个上翻部分从轴向内部部分的每个端部延伸并且具有末端。轴向内部部分在相对的胎圈部分之间延伸，并且上翻部分位于胎圈部分的轴向外部。轮胎包括加强的多个带。带布置在胎体和胎面部分之间。胎面下配混物层位于圆周胎面部分和带之间。胎面下配混物层是低滞后胎面下配混物层。胎面下配混物层由具有在0.1到0.3英寸的范围内的厚度的均匀厚度压光片材形成。
本领域的技术人员通过阅读结合附图进行的以下公开将显而易见本发明的许多目的、特征和优点。
附图说明
图1是使用本发明的轮胎的农用机械(在该情况下是自推进喷雾机)的示意图。
图2是本发明的轮胎的示意性横截面图。
图3是图2的轮胎的一半的一个实施例的放大横截面图，该图沿着轮胎的赤道平面被分割。
图4是图3的圆圈区域的放大图，显示替代实施例。
图5是胎面部分的花纹块的布局图。
具体实施方式
定义
以下包括在本文中使用的选定术语的定义。定义包括落入术语的范围内并且可以用于实现的部件的各种例子和/或形式。例子不旨在限制。术语的单数和复数形式可以在定义内。
“纵横比”表示轮胎的截面高度与其截面宽度的比率。
“轴向”或“轴向地”指的是平行于轮胎的旋转轴线的方向。
“胎圈”或“胎圈芯”指的是包括环形抗拉构件(胎圈芯)的轮胎的部分，其由帘布层帘线包裹和成形，具有或不具有配合设计轮胎轮辋的其它加强元件。
“带”或“带束层”指的是纺织或非纺织、在胎面下方、未锚固到胎圈的平行帘线的环形层或帘布层。
“胎体”指的是除了带结构、胎面、胎面下和侧壁橡胶、但是包括胎圈的轮胎结构，(胎体帘布层围绕胎圈包裹)。
“圆周”指的是沿着垂直于轴向方向的环形胎面的表面的周边延伸的线或方向。
“共聚物”表示包含衍生自两种反应物(通常为单体)的基体单元的聚合物，并且包括无规共聚物、嵌段共聚物、多嵌段共聚物、接枝共聚物、梯度共聚物等。
“帘线”表示组成轮胎中的帘布层的加强绞线中的一个。
“冠部”大致指的是胎面所布置处的轮胎的外圆周。
“赤道平面(EP)”指的是垂直于轮胎的旋转轴线并且穿过轮胎的胎面的中心的平面。
“内衬层”表示形成无内胎轮胎的内表面并且包含轮胎内的充胀流体的弹性体或其它材料的一个或多个层。
“标称轮辋直径”表示在轮胎的胎圈部分就座的位置处的轮辋法兰的平均直径。
“phr”表示相对于每100重量份橡胶的所指材料的重量份，并且是橡胶配混领域的技术人员的公认术语。
“聚合物”表示一种或多种单体的聚合产物，并且包括均聚物、共聚物、三元共聚物、四元共聚物等。
“帘布层”表示橡胶涂覆的平行帘线的连续层。
“径向”和“径向地”指的是垂直于轮胎的旋转轴线的方向。
“径向帘布层”或“径向帘布层轮胎”指的是带束或圆周限制充气轮胎，其中从胎圈延伸到胎圈的帘布层帘线相对于轮胎的赤道平面成65度到90度之间的帘线角铺设。
“截面高度(SH)”表示从胎圈芯的基部到轮胎在其赤道平面处的外径的径向距离。
“截面宽度(SW)”表示当轮胎在正常充气压力下充气24小时、但是空载时和之后平行于轮胎的轴线并且在其侧壁的外部之间的最大线性距离，不包括由于标签、装饰或保护带产生的侧壁的升高。
“上翻高度”(TH)表示从胎圈芯的基部到上翻的上端的径向距离。
在本申请中也参考轮胎的旋转轴线描述方向。术语“向上”和“向上地”指的是朝着轮胎的胎面的总体方向，而“向下”和“向下地”指的是朝着轮胎的旋转轴线的总体方向。因此，当结合元件使用相对方向术语、例如“上部”和“下部”时，“上部”元件比“下部”元件更靠近胎面被间隔。另外，当结合元件使用相对方向术语、例如“在…之上”或“在…之下”时，在另一元件“之上”的元件比另一元件更靠近胎面。术语“轴向向内”和“轴向向内地”指的是朝着轮胎的赤道平面的总体方向，而“轴向向外”和“轴向向外地”指的是远离轮胎的赤道平面并且朝着轮胎的侧壁的总体方向。
在术语“包含”用于说明书或权利要求中的范围内，它旨在以类似于术语“包括”的方式是包括性的，如同该术语在权利要求中用作过渡词时所解释的。此外，在使用术语“或”(例如A或B)的范围内它旨在表示“A或B或两者”。当申请人旨在指示“仅仅A或B但非两者”时，则将使用术语“仅仅A或B但非两者”。因此，本文中术语“或”的使用是包括性的，并且不是排他地使用。参见Bryan A.Garner，ADictionary of Modern Legal Usage 624(第二版，1995)。而且，在术语“在…中”或“到…之中”用于说明书或权利要求中的范围内，它旨在附加地表示“在…上”或“到…之上”。此外，在术语“连接”用于说明书或权利要求中的范围内，它旨在不仅表示“直接地连接到”，而且表示“间接地连接到”，例如通过另一部件或多个部件连接。
胎面橡胶组合物
本公开描述了一种轮胎构造，其包括圆周胎面部分和胎面下配混物层。用于圆周胎面部分和用于胎面下配混物层的天然或合成橡胶聚合物(两者通常可被称为胎面橡胶)可为适合用于胎面橡胶组合物中的任意聚合物。可用于本文所述的组合物中的橡胶聚合物的例子包括但不限于天然橡胶、合成聚异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、苯乙烯-异戊二烯橡胶、苯乙烯-异戊二烯-丁二烯橡胶、丁二烯-异戊二烯-苯乙烯三元共聚物、丁二烯-异戊二烯橡胶、聚丁二烯、丁基橡胶、氯丁橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、硅橡胶、含氟弹性体、乙烯丙烯酸橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯三元共聚物(EPDM)、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、表氯醇橡胶、氯化聚乙烯-丙烯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、氢化丁腈橡胶，和四氟乙烯-丙烯橡胶。可使用橡胶聚合物的混合物。在一个实施例中，胎面橡胶组合物可包含天然橡胶和苯乙烯-丁二烯橡胶的混合物。
胎面橡胶组合物也优选含有填料。填料可选自炭黑、二氧化硅和它们的混合物。填料的总量可为约1至约200phr，或者约5至约100phr，约10phr至约30phr，约30至约80phr，或约40至约70phr。
当存在时，炭黑可以以约1至约200phr的量，以约5至约100phr的量，或者以约30至约80phr的量使用。合适的炭黑包括通常可得的商业生产的炭黑，但优选表面积为至少20m2/g，或优选为至少35m2/g直至200m2/g或更高的那些炭黑。炉黑、槽黑和灯黑在可用的炭黑中。可使用两种或更多种炭黑的混合物。示例性的炭黑包括但不限于如由ASTM D-1765-82a指定的N-110、N-220、N-339、N-330、N-352、N-550、N-660。
可使用的增强二氧化硅填料的例子包括湿二氧化硅(水合硅酸)、干二氧化硅(无水硅酸)、硅酸钙等。其中优选沉淀无定形湿法水合二氧化硅。二氧化硅可以以约1至约100phr的量，以约5至约80phr的量，或者以约30至约80phr的量使用。可用的上限受限于此类填料所赋予的高粘度。可使用的一些市售二氧化硅包括但不限于由PPG工业公司(宾夕法尼亚州匹兹堡)(PPG Industries(Pittsburgh,Pa.))生产的等。多种可用的商业级的不同二氧化硅也可得自德固赛公司(DeGussaCorporation)(例如VN2、VN3)、罗纳普朗克公司(Rhone Poulenc)(例如)和J.M.胡贝尔公司(J.M.HuberCorporation)。
炭黑和/或二氧化硅的表面可任选地处理或改性，以改进对特定类型的聚合物的亲合力。这种表面处理和改性是本领域技术人员公知的。
如果使用二氧化硅作为填料，则可能希望使用偶联剂以将二氧化硅偶联至聚合物。许多偶联剂是已知的，包括但不限于有机硫化物多硫化物和有机烷氧基巯基硅烷。可使用任意有机硅烷多硫化物。合适的有机硅烷多硫化物包括但不限于3,3'-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3,3'-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3,3'-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3,3'-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)八硫化物、3,3'-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、2,2'-双(三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、3,3'-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、3,3'-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、3,3'-双(三丁氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3,3'-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)六硫化物、3,3'-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)八硫化物、3,3'-双(三辛氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3,3'-双(三己氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3,3'-双(三-2"-乙基己氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、3,3'-双(三异辛氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3,3'-双(三叔丁氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、2,2'-双(甲氧基二乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、2,2'-双(三丙氧基甲硅烷基乙基)五硫化物、3,3'-双(三环壬氧基(cycloneoxy)甲硅烷基丙基)四硫化物、3,3'-双(三环戊氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、2,2'-双(三-2"-甲基环己氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、双(三甲氧基甲硅烷基甲基)四硫化物、3-甲氧基乙氧基丙氧基甲硅烷基3'-二乙氧基丁氧基-甲硅烷基丙基四硫化物、2,2'-双(二甲基甲氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、2,2'-双(二甲基仲丁氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、3,3'-双(甲基丁基乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3,3'-双(二叔丁基甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、2,2'-双(苯基甲基甲氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、3,3'-双(二苯基异丙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3,3'-双(二苯基环己氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3,3'-双(二甲基乙基巯基甲硅烷基丙基)四硫化物、2,2'-双(甲基二甲氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、2,2'-双(甲基乙氧基丙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、3,3'-双(二乙基甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3,3'-双(乙基二仲丁氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3,3'-双(丙基二乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3,3'-双(丁基二甲氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、3,3'-双(苯基二甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3'-三甲氧基甲硅烷基丙基四硫化物、4,4'-双(三甲氧基甲硅烷基丁基)四硫化物、6,6'-双(三乙氧基甲硅烷基己基)四硫化物、12,12'-双(三异丙氧基甲硅烷基十二烷基)二硫化物、18,18'-双(三甲氧基甲硅烷基十八烷基)四硫化物、18,18'-双(三丙氧基甲硅烷基十八烯基)四硫化物、4,4'-双(三甲氧基甲硅烷基-丁烯-2-基)四硫化物、4,4'-双(三甲氧基甲硅烷基亚环己基)四硫化物、5,5'-双(二甲氧基甲基甲硅烷基戊基)三硫化物、3,3'-双(三甲氧基甲硅烷基-2-甲基丙基)四硫化物和3,3'-双(二甲氧基苯基甲硅烷基-2-甲基丙基)二硫化物。
合适的有机烷氧基巯基硅烷包括但不限于三乙氧基巯基丙基硅烷、三甲氧基巯基丙基硅烷、甲基二甲氧基巯基丙基硅烷、甲基二乙氧基巯基丙基硅烷、二甲基甲氧基巯基丙基硅烷、三乙氧基巯基乙基硅烷、三丙氧基巯基丙基硅烷、乙氧基二甲氧基巯基丙基硅烷、乙氧基二异丙氧基巯基丙基硅烷、乙氧基二(十二烷氧基)巯基丙基硅烷和乙氧基二(十六烷氧基)巯基丙基硅烷。这种有机烷氧基巯基硅烷可由封端基团封端，即巯基氢原子由另一基团代替。封端的有机烷氧基巯基硅烷偶联剂的一个代表性的例子为可作为NXTTM硅烷购自迈图性能材料公司(Momentive Performance Materials Inc.)的液体3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷。
可使用各种有机硅烷多硫化物化合物和有机烷氧基巯基硅烷的混合物。
橡胶组合物中的偶联剂的量为产生可接受的结果所需的量，其易于由本领域技术人员确定。偶联剂的量通常基于组合物中的二氧化硅的重量，并可为二氧化硅的约0.1重量％至约20重量％，二氧化硅的约1重量％至约15重量％，或者二氧化硅的约1重量％至约10重量％。
也可使用另外的填料，包括但不限于矿物填料，如粘土、滑石、铝水合物(aluminum hydrate)、氢氧化铝(aluminum hydroxide)和云母。前述另外的填料为任选的，并可以以约0.5phr至约40phr的不同的量使用。
胎面橡胶组合物可包含0.1至10phr，1至7phr，或2至5phr的量的氧化锌。可添加至胎面橡胶组合物中的其他成分包括但不限于油、石蜡、焦烧抑制剂、增粘树脂、增强树脂、脂肪酸(如硬脂酸)和胶溶剂。这些成分是本领域已知的，并可基于橡胶组合物的所需物理和机械性质而以适当的量添加。
也可将硫化剂和硫化促进剂添加至胎面橡胶组合物中。合适的硫化剂和硫化促进剂是本领域已知的，并可基于橡胶组合物的所需物理、机械和固化速率性质而以适当的量添加。硫化剂的例子包括硫和硫给体化合物。在某些实施例中，用于橡胶组合物中的硫化剂的量可为约0.1至约10phr，或约1至约5重量份/100phr。
当使用时，不特别限制特定的硫化促进剂。许多促进剂是本领域已知的，并包括但不限于二苯胍(DPG)、二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)、4,4'-二硫代二吗啉(DTDM)、二硫化四丁基秋兰姆(TBTD)、二硫化二苯并噻唑(MBTS)、2-(吗啉基硫代)苯并噻唑(MBS)、N-叔丁基-2-苯并噻唑磺酰胺(TBBS)、N-环己基-2-苯并噻唑磺酰胺(CBS)和它们的混合物。用于橡胶组合物中的一种或多种硫化促进剂的量可为约0.1至约10phr或约1至约5phr。
橡胶组合物可通过以本领域已知的方法将成分混合在一起(例如通过在Banbury混合器中将成分捏合在一起)而形成。例如，胎面橡胶组合物可在至少两个混合阶段中混合。第一阶段可为其中不添加硫化剂或硫化促进剂的混合阶段，所述混合阶段被本领域技术人员通常称为非制备混合阶段。在某些实施例中，可使用超过一个非制备混合阶段。最终阶段可为其中添加硫化剂和硫化促进剂的混合阶段，所述混合阶段被本领域技术人员通常称为制备混合阶段。一个或多个非制备混合阶段可在约130℃至约200℃的温度下进行。制备混合阶段可在硫化温度以下的温度下进行，以避免不希望的橡胶组合物的预固化。因此，制备混合阶段的温度不应该超过约120℃，并通常为约40℃至约120℃，或约60℃至约110℃，且特别地为约75℃至约100℃。
详细描述
在图1中农用机械10包括多个车轮12，每个车轮携带充气轮胎14。图1中所示的农用机械是自推进喷雾机。因此本文中所述的轮胎适合于在包括喷雾机、拖拉机和联合收割机以及其它类似应用的自推进农用设备上使用。
在图2中显示轮胎14中的一个的一个实施例的横截面图。在图2中仅仅示意性地显示各帘布层和带并且通过单线显示它们的位置。在图3的放大图中显示一个实施例的那些特征的细节。
轮胎14包括圆周胎面或胎面部分16，第一和第二侧壁或侧壁部分18和20，以及第一和第二胎圈或胎圈部分22和24。胎面部分16包括从胎面底面30向上延伸的多个花纹块28。如图5中所见，胎面包括从胎面部分的第一和第二肩部延伸到或靠近赤道平面26的花纹块的第一和第二排。花纹块与轮胎的旋转轴线成角31延伸。在所示的例子中花纹块28稍稍弯曲并且从花纹块的根部的中心线到花纹块的自由端的中心线测量的角31为大约37°。更一般地，角31可以在0°到65°的范围内。胎面部分具有不大于大约40％的花纹块的接触面积与总胎面面积的比率。
使用本设计的农用轮胎也是可以具有在大约40到大约92英寸的范围内的外径的较大轮胎。该设计尤其有用于具有大于大约55英寸的外径的很大轮胎。
将理解与汽车轮胎、卡车和公共汽车轮胎、越野轮胎或建筑设备轮胎相比，所示类型的农用轮胎具有大的深花纹块，其与花纹块之间的胎面花纹中的大敞开空间组合导致在花纹块的正下方的较大负荷集中。这样的农用轮胎胎面类型在工业中被指定为由轮胎和胎辋协会定义的R-1、R-1W和R-2胎面代码。
现在参考图3，显示轮胎14的一个实施例的放大半部截面图，其中该图围绕轮胎的赤道平面26被分割。将理解关于轮胎的内部特征，未显示的轮胎横截面的半部是关于赤道平面26的大致镜像。胎面花纹可以在赤道平面的任一侧不同。
轮胎具有图2中所示的截面宽度SW，图3中所示的截面高度SH，以及图3中所示的上翻高度TH。
如图3中所见，胎圈部分的每一个、例如胎圈部分22包括胎圈芯32和胎圈填料34。胎圈芯32包括胎圈线的束。胎圈填料34具有在其径向外部部分会聚到顶点或上端40的上壁36和38。胎圈部分22可以用有时称为外包布42的薄织物层包裹。
胎体44包括有时也称为主体帘布层的多个胎体帘布层。在所示的实施例中，胎体44包括四个和仅仅四个胎体帘布层44A、44B、44C和44D。一般而言，胎体44可以包括两个到六个胎体帘布层。每个胎体帘布层围绕轮胎圆周地延伸。胎体帘布层均包括轴向内部部分和围绕胎圈部分延伸并且朝着胎面部分向上延伸且终止于上翻端部44A’、44B’、44C’和44D’的轴向外部部分。胎体帘布层44A-44D可以是尼龙帘线加强胎体帘布层，并且优选地是径向帘布层。
多个圆周延伸带46布置在胎体44和胎面部分16之间。在一个实施例中多个带包括四个到八个带，并且在图5所示的实施例中包括六个和仅仅六个带46A、46B、46C、46D、46E和46F。带46A-46F可以是聚酯帘线加强带。带可以在交替层中在与轮胎的旋转轴线成大约69°到77°的范围内偏压。
在另一实施例中轮胎可以具有两个钢加强带和两个到六个织物加强径向胎体帘布层。在又一实施例中轮胎可以具有两个钢加强带和一个钢加强径向胎体帘布层。
每个带具有轴向端部边缘，例如为带46D表示的边缘46D’。在图3和4中可以看到，各带46A-46F的轴向边缘、例如46D’交错以在带46A-46F的包装上产生锥形边缘。带边缘插入件52在带46的边缘之下延伸，并且也向下延伸到侧壁部分18中。带边缘插入件52用于将带的轴向外部部分保持在大致水平取向使得它们不遵循胎体的向下曲线。
胎面下配混物层48位于圆周胎面部分16和带46A-46F之间。在图3的实施例中可以看到胎面下配混物层48延伸到轴向边缘50，所述轴向边缘完全延伸超出带46A-46F的轴向边缘、例如46D’并且横越带边缘插入件52的大部分宽度。在图4所示的替代实施例中，胎面下配混物层48刚刚延伸超过带边缘并且大致邻近带46A-46F的轴向边缘终止。可以通过在旋转轮胎成型机上围绕轮胎胎体压光胎面下配混物材料的均匀厚度片材形成胎面下配混物层48。
胎面下配混物层48优选地具有在大约0.1英寸到大约0.3英寸的范围内、更优选地在大约0.15英寸到大约0.25英寸的范围内并且最优选地大约0.2英寸的径向厚度。胎面下配混物层48的厚度也可以描述为优选地至少大约0.1英寸并且更优选地至少大约0.15英寸。
胎面下配混物层48由具有比圆周胎面部分16低的滞后的材料制造。因此胎面下配混物层可以被称为低滞后层。弹性配混物的滞后是当受到变形时的配混物中的内部能量消散的量度。关于轮胎，轮胎橡胶配混物的滞后与当它受到应力、例如在滚动轮胎中遇到的应力时将在配混物中在内部生成的热量相关。通常用于量化弹性配混物的滞后的参数是配混物的“介质损耗角正切(tan delta)”值。介质损耗角正切值是配混物的粘性响应与弹性响应的比率，有时由以下公式表示：
介质损耗角正切＝E”/E’，其中
E”＝损耗模量＝粘性应力幅值/应变幅值，并且
E’＝弹性模量＝弹性应力幅值/应变幅值。
介质损耗角正切因数随着温度变化，并且因此在给定温度下被指定。介质损耗角正切因数也由测试的频率和应力/应变条件指定。例如，在60℃下、以10Hz和2％应变测量的纯天然橡胶的介质损耗角正切为大约0.02。在另一方面，在60℃下典型胎面橡胶配混物的介质损耗角正切大体上在0.210到0.340的范围内。
胎面下配混物层的滞后取决于所选择的橡胶和加入橡胶的填充剂。可以有助于胎面下配混物层具有比圆周胎面部分低的滞后的一个因素是在胎面下配混物层中比在圆周胎面部分16中使用明显更高的天然橡胶含量。橡胶配混物的滞后也可以由加入橡胶的各种填充剂影响。低比例填充剂的使用也通常对应于橡胶配混物的低滞后值。
通过选择胎面下配混物具有比圆周胎面部分16高的天然橡胶含量并且优选地具有大致100％天然橡胶的橡胶含量，和/或通过选择胎面下配混物具有较低比例的填充剂，胎面下配混物层48将比圆周胎面部分16在内部生成更少的热，因此使带46暴露于更少的热。
优选地，胎面下配混物层应当具有在60℃下和在1.5％预应变下以52Hz的1％应变循环测量的、在大约0.080到大约0.150的范围内的介质损耗角正切。优选范围也可以描述为不大于大约0.15。这些测量条件指的是以张力测量的测量技术，其中1.5％预应变施加到样本。测量机器然后将1％应变循环施加到预应变的顶部，意味着在测试期间样本上的应变在1.5％到2.5％之间循环。应变循环的频率为52Hz。将理解当在本文中参考以特定条件测量的介质损耗角正切值指定材料时，不需要材料实际上已在那些条件下被测量，而是仅仅需要如果材料的介质损耗角正切在那些条件下被测量，则它将具有指定的介质损耗角正切值。
例如，用于胎面下配混物层48的一种合适的配混物具有100％天然橡胶的橡胶含量，具有大约39phr的较低炭黑含量，和大约5phr的较低二氧化硅含量，以及大约3phr的较低软化剂含量，导致由在60℃下和在1.5％预应变下以52Hz的1％应变循环测量的、大约0.106的介质损耗角正切确定的较低滞后。这样的胎面下配混物材料可以与具有30/70合成/天然橡胶混合物的胎面材料一起使用，该胎面材料具有大约53phr的较高炭黑含量，和大约15phr的较高软化剂含量，导致由在60℃下和在1.5％预应变下以52Hz的1％应变循环测量的、大约0.230的介质损耗角正切确定的较高滞后。
在高于大约30mph的速度下，所公开的类型的农用轮胎、特别是具有大花纹块28(其具有在其间的高空隙面积使得接触面积与总胎面面积的比率不大于大约40％)的农用轮胎可以由于轮胎在这样的高速下工作而生成相当大的内部温度。在超过30mph的速度下存在内部生成的温度足够高从而降低加强带46A-46F的抗拉强度的风险，如果那些带是织物带的话，并且一般而言高温可能对轮胎的橡胶部分的长期耐用性有害。
通过选择胎面下配混物层48具有比圆周胎面部分16低的滞后，更少的热将在邻近带46的胎面下配混物层48中在内部生成。
优选地胎面下配混物层由这样的材料形成并且具有这样的尺寸使得轮胎可以在额定负荷下在40mph的速度下操作，同时保持邻近带的操作温度不大于没有胎面下配混物层的相同轮胎构造在30mph速度下保持的操作温度。可以用于确认该结果的一个测试如下。具有包括低滞后胎面下配混物层的本发明的构造的两个轮胎放置在拖拉机的驱动轴上。拖拉机的轴重量等于测试轮胎的额定负荷。拖拉机围绕闭环轨道以40mph驱动两小时。在两小时结束时停止拖拉机并且在各位置处测量在带之上的温度。重复测试三次以确认在带之上的稳态温度。用相同构造的两个标准轮胎进行类似测试，区别在于它们不包括胎面下配混物层，并且标准轮胎围绕闭环轨道以30mph驱动两小时。在以40mph测试的本发明的轮胎中测量的操作温度不应当超过以30mph测试的标准轮胎中测量的操作温度。
附加描述
已描述用于充气农用轮胎的示例性构造。提供以下条项作为公开发明的进一步描述。
(1)一种充气农用轮胎，其包括：
圆周胎面部分，所述圆周胎面部分包括从所述胎面部分的第一和第二肩部朝着所述轮胎的赤道平面延伸的胎面花纹块的第一和第二排，所述花纹块与所述轮胎的旋转轴线成0°到65°的角延伸，所述胎面部分具有不大于大约40％的接触面积与总胎面面积的比率；
一对胎圈部分；
从所述胎圈部分延伸到所述胎面部分的一对侧壁部分；
包括至少一个胎体帘布层的胎体，所述胎体围绕所述轮胎圆周地延伸，所述胎体帘布层包括轴向内部部分和围绕所述胎圈部分延伸并且朝着所述胎面部分向上延伸且终止于上翻端部的轴向外部上翻部分；
布置在所述胎体和所述圆周胎面部分之间的多个圆周延伸带；以及
在所述圆周胎面部分和所述带之间的低滞后胎面下配混物层，所述胎面下配混物层具有比所述圆周胎面部分低的滞后使得所述胎面下配混物层比所述圆周胎面部分在内部生成更少的热，所述胎面下配混物层具有至少0.1英寸的厚度。
(2)根据条项1所述的轮胎，其中所述胎面下配混物层具有大致均匀的厚度。
(3)根据任何前述条项所述的轮胎，其中所述胎面下配混物层包括胎面下配混物的均匀厚度压光片材。
(4)根据任何前述条项所述的轮胎，其中所述胎面下配混物层具有在大约0.10英寸到大约0.30英寸的范围内的厚度。
(5)根据任何前述条项所述的轮胎，其中所述胎面下配混物层具有在大约0.15英寸到大约0.25英寸的范围内的厚度。
(6)根据任何前述条项所述的轮胎，其中所述胎面下配混物层具有在60℃下和在1.5％预应变下以52Hz的1％应变循环测量的、不大于0.15的介质损耗角正切。
(7)根据任何前述条项所述的轮胎，其中所述胎面下配混物层具有在60℃下和在1.5％预应变下以52Hz的1％应变循环测量的、在大约0.080到大约0.150的范围内的介质损耗角正切。
(8)根据任何前述条项所述的轮胎，其中所述胎面下配混物层轴向地延伸超出所述带的轴向边缘。
(9)根据任何前述条项所述的轮胎，其中所述胎面下配混物具有比所述圆周胎面部分高的天然橡胶含量。
(10)根据任何前述条项所述的轮胎，其中所述胎面下配混物层还包括大致100％天然橡胶的橡胶含量。
(11)根据任何前述条项所述的轮胎，其中：
所述至少一个胎体帘布层包括具有尼龙加强帘线的2到6个径向胎体帘布层；并且
所述多个带包括具有聚酯加强帘线的4到8个带。
(12)根据任何前述条项所述的轮胎，其中所述多个带是钢加强带。
(13)根据任何前述条项所述的轮胎，其中所述胎面部分具有从以下组成的群组选择的胎面类型：由轮胎和胎辋协会定义的R-1、R-1W和R-2胎面代码。
(14)根据任何前述条项所述的轮胎，其中所述轮胎具有至少大约55英寸的外径。
(15)根据任何前述条项所述的轮胎，其中所述胎面下配混物层由这样的材料形成并且具有这样的尺寸使得所述轮胎能够在额定负荷下在40mph的速度下操作，同时保持邻近所述带的操作温度不大于没有所述胎面下配混物层的相同轮胎构造在30mph速度下保持的操作温度。
因此可以看到本发明的装置容易地实现所提及的以及其中固有的目的和优点。尽管为了本公开的目的已示出和描述本发明的某些优选实施例，但是本领域的技术人员可以进行部件的布置和构造的许多变化，所述变化包含在由附带的权利要求限定的本发明的范围和精神内。

Claims (27)

1.一种充气农用轮胎，其包括：
圆周胎面部分，所述圆周胎面部分包括从所述胎面部分的第一和第二肩部朝着所述轮胎的赤道平面延伸的胎面花纹块的第一和第二排，所述花纹块与所述轮胎的旋转轴线成0°到65°的角延伸，所述胎面部分具有不大于大约40％的接触面积与总胎面面积的比率；
一对胎圈部分；
从所述胎圈部分延伸到所述胎面部分的一对侧壁部分；
包括至少一个胎体帘布层的胎体，所述胎体围绕所述轮胎圆周地延伸，所述胎体帘布层包括轴向内部部分和围绕所述胎圈部分延伸并且朝着所述胎面部分向上延伸且终止于上翻端部的轴向外部上翻部分；
布置在所述胎体和所述圆周胎面部分之间的多个圆周延伸带；以及
在所述圆周胎面部分和所述带之间的低滞后胎面下配混物层，所述胎面下配混物层具有比所述圆周胎面部分低的滞后使得所述胎面下配混物层比所述圆周胎面部分在内部生成更少的热，所述胎面下配混物层具有至少0.1英寸的厚度。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其中：
所述胎面下配混物层具有大致均匀的厚度。
3.根据权利要求1所述的轮胎，其中：
所述胎面下配混物层包括胎面下配混物的均匀厚度压光片材。
4.根据权利要求1所述的轮胎，其中：
所述胎面下配混物层具有在大约0.10英寸到大约0.30英寸的范围内的厚度。
5.根据权利要求1所述的轮胎，其中：
所述胎面下配混物层具有在大约0.15英寸到大约0.25英寸的范围内的厚度。
6.根据权利要求1所述的轮胎，其中：
所述胎面下配混物层具有在60℃下和在1.5％预应变下以52Hz的1％应变循环测量的、不大于0.15的介质损耗角正切。
7.根据权利要求1所述的轮胎，其中：
所述胎面下配混物层具有在60℃下和在1.5％预应变下以52Hz的1％应变循环测量的、在大约0.080到大约0.150的范围内的介质损耗角正切。
8.根据权利要求1所述的轮胎，其中：
所述胎面下配混物层轴向地延伸超出所述带的轴向边缘。
9.根据权利要求1所述的轮胎，其中：
所述胎面下配混物具有比所述圆周胎面部分高的天然橡胶含量。
10.根据权利要求1所述的轮胎，其中：
所述胎面下配混物层还包括大致100％天然橡胶的橡胶含量。
11.根据权利要求1所述的轮胎，其中：
所述至少一个胎体帘布层包括具有尼龙加强帘线的2到6个径向胎体帘布层；并且
所述多个带包括具有聚酯加强帘线的4到8个带。
12.根据权利要求1所述的轮胎，其中：
所述多个带是钢加强带。
13.根据权利要求1所述的轮胎，其中：
所述胎面部分具有从以下组成的群组选择的胎面类型：由轮胎和胎辋协会定义的R-1、R-1W和R-2胎面代码。
14.根据权利要求13所述的轮胎，其中：
所述轮胎具有至少大约55英寸的外径。
15.根据权利要求1所述的轮胎，其中：
所述轮胎具有至少大约55英寸的外径。
16.根据权利要求1所述的轮胎，其中：
所述胎面下配混物层由这样的材料形成并且具有这样的尺寸使得所述轮胎能够在额定负荷下在40mph的速度下操作，同时保持邻近所述带的操作温度不大于没有所述胎面下配混物层的相同轮胎构造在30mph速度下保持的操作温度。
17.一种充气农用轮胎，其包括：
胎面部分，所述胎面部分包括从所述胎面部分的第一和第二肩部朝着所述轮胎的赤道平面延伸的胎面花纹块的第一和第二排，所述花纹块与所述轮胎的旋转轴线成0°到65°的角延伸，所述胎面部分具有不大于40％的接触面积与总胎面面积的比率，并且所述胎面部分具有至少大约55英寸的外径；
一对相对的胎圈部分；
包括至少一个径向胎体帘布层的胎体，每个胎体帘布层具有轴向内部部分和两个上翻部分，一个上翻部分从所述轴向内部部分的每个端部延伸并且具有末端，所述轴向内部部分在所述相对的胎圈部分之间延伸，并且所述上翻部分位于所述胎圈部分的轴向外部；
多个带，所述带布置在所述胎体和所述胎面部分之间；以及
在所述圆周胎面部分和所述带之间的低滞后胎面下配混物层，所述胎面下配混物层具有比所述圆周胎面部分低的滞后，所述胎面下配混物层由具有在0.1到0.3英寸的范围内的厚度的均匀厚度压光片材形成。
18.根据权利要求17所述的轮胎，其中：
所述胎面下配混物层具有在大约0.15英寸到大约0.25英寸的范围内的厚度。
19.根据权利要求17所述的轮胎，其中：
所述胎面下配混物层具有在60℃下和在1.5％预应变下以52Hz的1％应变循环测量的、不大于0.15的介质损耗角正切。
20.根据权利要求17所述的轮胎，其中：
所述胎面下配混物层具有在60℃下和在1.5％预应变下以52Hz的1％应变循环测量的、在大约0.080到大约0.150的范围内的介质损耗角正切。
21.根据权利要求17所述的轮胎，其中：
所述胎面下配混物层轴向地延伸超出所述带的轴向边缘。
22.根据权利要求17所述的轮胎，其中：
所述胎面下配混物具有比所述圆周胎面部分高的天然橡胶含量。
23.根据权利要求22所述的轮胎，其中：
所述胎面下配混物层还包括大致100％天然橡胶的橡胶含量。
24.根据权利要求17所述的轮胎，其中：
所述胎面部分具有从以下组成的群组选择的胎面类型：由轮胎和胎辋协会定义的R-1、R-1W和R-2胎面代码。
25.根据权利要求17所述的轮胎，其中：
所述至少一个胎体帘布层包括具有尼龙加强帘线的2到6个径向胎体帘布层；并且
所述多个带包括具有聚酯加强帘线的4到8个带。
26.根据权利要求17所述的轮胎，其中：
所述多个带是钢加强带。
27.根据权利要求17所述的轮胎，其中：
所述胎面下配混物层由这样的材料形成并且具有这样的尺寸使得所述轮胎能够在额定负荷下在40mph的速度下操作，同时保持邻近所述带的操作温度不大于没有所述胎面下配混物层的相同轮胎构造在30mph速度下保持的操作温度。
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