CN1195646C - 全路面车胎 - Google Patents
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Abstract
一种用于驱动轴位置的全路面车胎(10),该轮胎具有胎面(12),该胎面具有三个周边连续通道(61、62、63)。其中两个通道(62、63)将细长的花纹块(40、42)分成轴向内侧部分(40A、42A)和轴向外侧部分(40B、42B)。该通道(61、62、63)和位于细长花纹块(40、42)之间的排土通道(60)有利于清洁胎面(12)上的泥土。
Description
技术领域
本发明涉及越野轮胎,本发明具体涉及充气的全路面车胎。
背景技术
全路面车辆重量相当轻,重心相当低。早期的三轮车具有凸块高花纹轮胎,该轮胎具有小方块元件和相当浅的胎面深度。
后来开发了改型的“四轮车(Quad runners)”或四轮式全路面车,这种车由于其稳定性改进,因而获得广泛的应用。马力增大以及车辆悬架和底盘两方面改进导致车辆可以以相当高速度行驶并具有大得多的装载量。
用在这些车辆上的轮胎工作在很低的压力下,压力低到0.7个巴(10psi)或更低的范围。这种轮胎很宽,具有相当大的充气室,有助于吸收冲击和振动。这种轮胎一般具有的公称轮辋直径为36cm(14英寸)或更小,总的直径为69cm(27英寸)或更小。
通常后轮胎比负载更轻的前轮胎尺寸稍大。
对于迅速增长的越野应用场合,车胎必须具有很开放的胎面花纹,这种花纹应用了细长的花纹块,这种花纹块可以提供有效的直线牵引作用或拉杆牵引作用,从而使车辆可以爬坡并在粗糙的路面上行驶,如美国设计专利No.308038中所述。另外胎面必须提供极好的侧向牵引作用,以便在转向操作期间保持车辆的稳定性,如美国专利No.5259429中公开的。
公开在该专利中的轮胎为改进牵引力应用了长花纹块、中间长度花纹块和短花纹块的重复花纹。这些花纹块配置成使得各个花纹块完全覆盖胎肩部分。这些花纹块沿周边方向间距也相当小,使得在任何时间在轮胎的接地印痕中均有许多花纹块。这种先有发明技术的轮胎,按照其制造商的分类被认为是最好的泥胎中的一种轮胎。
在很湿的粘土量很大的土地上,胎面在细长花纹块之间很容易被泥填塞。在相邻花纹块之间的周边空间通常被称作排土通道。这种通道一般从胎面的中心平面轴向向外延伸,越过胎肩。一旦这个区域塞满泥土时,该胎面便实际上失去其提供任何牵引的能力。这是因为,这些花纹块埋在填塞的泥土中,使得轮胎得到光滑的外表或使得轮胎得到没有沟槽的赛车胎面。
所找到的最相关的先有技术文献是EP0-A-0318416,该文献说明一种轻型货车的充气轮胎,该轮胎具有权利要求1的前序部分所述的特征。
本发明的目的是提供一种胎面花纹,这种花纹能够在潮湿粘土的土地条件下进行自清洁。
本发明再一目的是使得胎面结构在坚固的土地上具有很好的操作性能和牵引性能。
发明内容
公开一种用于全路面车的驱动轴位置的全路面车胎。轮胎具有胎体和位于胎体径向外侧的胎面。
胎面具有许多细长花纹块,该花纹块从内胎面径向向外延伸,位于第一和第二侧向胎面边缘之间。在侧向胎面边缘之间的距离确定胎面弧宽TW。该侧向胎面边缘之间的距离的中间确定胎面的中心平面EP。
细长花纹块布置成绕着胎面周边的列。第一列细长花纹块从靠近胎面中心平面EP的轴向内端伸向第一侧向边缘,结束于轴向外端。第二列细长胎面花纹块从靠近胎面中心平面的轴向内端延伸向第二侧向胎面边缘,结束于轴向外端,第二列胎面花纹块最好相对于第一列是沿周边偏移的。
胎面具有三个或更多个沿周边连续的开放通道。第一周边连续开放通道位于细长花纹块的第一和第二列的轴向内端部之间。第二周边连续开放通道位于第一侧向胎面边缘和胎面中心平面EP之间。第三周边连续开放通道位于第二侧向胎面边缘和胎面的中心平面EP之间。按照本文的用法,术语周边连续开放通道是指,在各个通道有环形的开放间隙,该间隙具有至少为S的最小轴向宽度,该宽度S至少1cm,更优选为约2cm。理想的是,每个开放通道具有的最小开放间隙S与平行平面A、B或C相交,该平行平面A、B或C与胎面的中心平面平行,并垂直于轮胎的轴线。
第一周边连续开放通道最好定中于胎面的中心平面EP,同时使第二和第三周边连续开放通道与中心平面分开,分开的距离小于胎面弧宽TW的40%,与胎面中心平面分开的距离优选在胎面弧宽的25%~40%的范围内,第二和第三周边连续开放通道的定中位置最好与胎面的中心平面分开,分开的距离为胎面弧宽TW的约33%。
第二周边连续开放通道穿过构成花纹块的轴向内侧部分和轴向外侧部分的第一列的各个细长花纹块。类似地,第三周边连续开放通道穿过构成花纹块的轴向内侧部分和轴向外侧部分的第二列的各个细长花纹块。
细长胎面花纹块最好具有径向深度D,该深度为从径向外表面至内胎面13的测量值。
深度较小的补强桥可以配置在第二和第三周边连续开放通道内,该补强桥使细长花纹块的轴向内侧部分连接于轴向外侧部分。这些补强桥的高度优选为h,从内胎面量起,该高度h为深度D的50%或更小。
本发明全路面车胎最好有胎面的净量与总量之比,围绕胎面整个周边在侧向边缘之间测量时小于35%。
定义
“全路面车(ATV)”是指任何一种机动化的越野车,总宽度为50英寸(1270mm)或更小,空载的净重量为600磅(275Kg)或更小,设计成用四个或更多个低压轮胎行驶,具有设计成供驾驶员骑坐的坐椅和用于转向控制的把手,只供单独一个驾驶员使用,不带任何乘客。宽度和重量不包括附件和可选设备的宽度和重量。该全路面车可以再分成如下四种:
G型(通用型)ATV:一般用于娱乐和实用的用途的ATV;
S型(运动型)ATV:用于进行娱乐活动,仅由有经验的驾驶员使用的ATV;
U型(实用型)ATV:主要用于实用用途的ATV;
Y型(青少年专用型)ATV:用于在成年人的监视下,由年龄小于16岁的驾驶员进行娱乐性越野活动的ATV。这种青少年专用型ATV还可以分类如下:
Y-6型ATV:Y-6型ATV是青少年专用型的ATV,该ATV供6岁和较大的小孩使用。
Y-12型ATV:Y-12型ATV是青少年专用型的ATV,该ATV供年龄12岁和较大的孩子使用。
“轮胎扁平率”是指轮胎截面高度和其截面宽度之比。
“轴向的”和“轴向地”是指平行于轮胎转动轴线的线或方向。
“带结构”或“增强带”是指至少两个平行帘线的环形层或帘布层,这些层可以是织造的或非织造的,位于胎面的下面,不锚固于胎圈,相对于轮胎的赤道平面其左右帘线角都在17~27度的范围内。
“斜交轮胎”是指胎体层中的增强帘线倾斜地横过轮胎从胎圈延伸到胎圈,相对于轮胎的赤道平面其角度约为25~65度,该层的帘线与交替层中的帘线处于相反的角度。
“胎体”是指轮胎层材料和其它轮胎构件的层压制件,不包括胎面和任何带增强件,这些附加的构件可以在胎体硫化之前加入胎体以形成模制轮胎。
“赤道平面(EP)”是指垂直于轮胎转动轴线并穿过轮胎胎面中心的平面。
“内”是指朝向轮胎的内侧,而“外”是指朝向其外部。
“外”是指朝向轮胎的外部。
“充气轮胎”是指一种层压的机械装置,这种装置大致为环形形状(通常具有开放的环面),这种环形机械装置具有胎圈和胎面,用橡胶、化学制品、织物、钢或其它材料制成。当轮胎装在机动车的轮子上时,轮胎通过其胎面提供牵引力,该轮胎包含承受车辆负载的流体。
“径向的”和“径向地”是指径向朝向轮胎转动轴线的或径向离开该转动轴线的方向。
“子午线轮胎”是指带束的或沿周边方向受到约束的充气胎,在这种充气胎中从胎圈延伸到胎圈的帘布层这样配置,使得相对于轮胎的赤道平面形成的帘线角在65~90度之间。
“截面高度(SH)”是指在轮胎的赤道平面处从公称轮辋直径到轮胎外直径的径向距离。
“截面宽度(SW)”是指轮胎充气到正常压力达24小时的时候和在那以后,在不加载的情况下平行于轮胎轴线并位于其侧壁外部之间的最大直线距离,不包括由于标志、装饰部分或保护带引起的侧壁突出部分。
“侧壁”是指位于胎面和胎圈之间的轮胎部分。
“胎面”是指模制橡胶构件,该构件当结合在胎体上时包括在轮胎正常充气和正常负载下与地面接触的轮胎部分。
“胎面宽度或胎面弧宽”是指沿轴向方向,即在平行于轮胎转动轴线的平面上的胎面表面的弧长度。
附图说明
图1是本发明优选轮胎的透视图;
图2是图1轮胎的平面图;
图3是图1所示轮胎的局部放大图;
图4是沿图3的4-4线截取的轮胎横截面图;
图5是用于图1轮胎的可替换的花纹块和块结构;
图6是图1所示轮胎接地印痕的排土流路花纹。
具体实施方式
参照图1,图中示出本发明的优选轮胎10。轮胎10具有36cm(14英寸)或更小的公称轮辋直径;具有胎体30和配置在胎体径向外侧的胎面12。
在附图中的参考标记与说明书中的参考标记相同。对于此申请,示于图1~6中的各个实施例分别用相同的参考标记表示相似的部件。
胎面12具有内胎面13和许多细长的花纹块40、42,各个花纹块40、42具有从内胎面13径向向外延伸的轴向内侧部分40A、42A和轴向外侧部分40B、42B。
图4示出优选轮胎10的横截面图。
按照本发明的轮胎10是全路面车胎。该轮胎10设有接触地面的胎面部分12a,该部分在胎面12的侧向边缘14、16处结束于胎肩部分。侧壁部分18、20分别从胎面侧向边缘14、16延伸,结束于一对胎圈区域22,各个胎圈部分分别具有环形的不能拉伸的胎圈芯26。轮胎10还设有胎体30,该胎体具有增强层结构38,该增强层结构38从胎圈区域22经侧壁部分18、胎面部分12a、侧壁部分20延伸到胎圈区域22。增强层结构38的反包边端部32、34最好分别缠绕胎圈芯26。轮胎10可包括常规的内衬垫35,如果轮胎是不用内胎的类型,该常规内衬垫就形成轮胎10的内周表面。一胎面增强结构36可以选择性地在胎面部分12a的下面围绕增强层结构38的径向外表面沿周边配置。在所示的特定实施例中,胎面增强结构36可包括两个切开的缓冲层50、51,缓冲层50、51的帘线与轮胎中间周边的中心平面成约35度角定向。
缓冲层50的帘线配置在中间周边中心平面的反方向,与缓冲层51的帘线的方向不同。然而带(未示出)或缓冲层50、51如果用在全路面车胎中,可以包括任何数目的具有任何要求结构的带或缓冲层,并且帘线可以以任何要求的角度配置。胎面增强结构36可以横过带的宽度提供侧向刚性,有助于使在轮胎工作时胎面升离地面的程度减至最小,并提供穿孔阻力。在所示的实施例中,利用尼龙或类似的合成材料制成的带或缓冲层50、51的帘线可以达到这一目的。
还应该看到,应用胎面增强结构可以对行驶性能和操作产生不利的影响,因此在很多应用中,对于特殊的全路面车,使用这种结构是不希望的。另外,希望这些结构配置在前胎或后胎上,但不要在前、后胎上都配置。轮胎领域的普通技术人员可以容易看出,什么时候应当采用这些部件,以及在什么时候不采用这些部件。
图4示出的轮胎表示出了胎体30,该胎体具有至少一个增强层结构38,对于子午线轮胎,该增强层结构38具有至少一层帘布层41,帘线与赤道平面定向成范围为65~90度的角度,对于斜交轮胎,该增强层结构38具有至少两层帘布层41,各个相邻层的帘线是相同的,但是相对于轮胎赤道平面成25~65度的角度相对地定向。
下面参照图2和3,图中分别示出轮胎10和胎面12的局部放大部分的平面图。
侧向边缘14、16被限定为垂直于轮胎转动轴线R的平面,并与胎肩区域的细长花纹块40、42的轴向最外侧部分相交。侧向边缘之间的距离确定胎面弧宽和胎面宽度。侧向边缘之间的距离的中间是轮胎10的赤道中心平面EP。胎面12具有细长花纹块40、42,该花纹块从内胎面13径向向外延伸。各个花纹块40、42具有前边缘67和后边缘68。该前、后边缘最好是弯曲的。
花纹块40、42布置成两个沿周边重复的列1、2。该第一和第二列1、2从胎面12的中心侧向向外延伸到各自的胎面侧向边缘14、16。第一列与第二列沿周边方向相互偏移。
如图6所示,位于第一和第二列1、2的沿周边方向相邻的花纹块40、42之间的内胎面13上面的容积空隙构成排土通道60,该通道从胎面13的中心部分轴向向外延伸到胎肩部分。各个排土通道60在胎面中心平面处的轴向内部位置61通过沿周边连续开放的通道通向两个沿周边方向相邻的排土通道60,并且在轴向外部位置62通过沿周边连续开放通道通向两个沿周边方向相邻的排土通道60。在轴向内部位置61的通道和在轴向外部位置62的通道,如图所示,绕胎面的周边是轴向对齐的。在各个轴向内部位置61和各个轴向外部位置62上的各个通道的最小轴向宽度在1cm到4cm的范围内,最好约为2cm。轴向内部位置61的开口位于细长肩部花纹块40的轴向内端部和细长花纹块42的轴向内端部之间。而在轴向外部位置62上的通道位于各个细长花纹块40、42的轴向内侧部分40A、42A和轴向外侧部分40B、42B之间。在轴向内部位置61的通道最小开口S与位于花纹块40、42之间的沿周边延伸和平行的平面A相交,而在轴向外部位置62的通道最小开口S与位于花纹块40、42的轴向内侧部分40A、42A的轴向最外侧点和轴向外侧部分40B、42B的轴向最内侧点之间的平面B或C相交。
第一和第二列1、2的各个花纹块40、42最好具有扩大的沿周边延伸的花纹块头43,该花纹块头位于花纹块40、42的轴向内侧部分40A、42A的轴向外端47处,第一和第二列1、2的花纹块头43更优选地分别轴向对齐和与赤道平面间隔开。第一和第二列1、2的花纹块40、42的扩大的花纹块头43最好基本上与花纹块40、42的相邻轴向外侧部分40B、42B的轴向内端45对齐。这意味着第一和第二列的花纹块40、42的扩大的花纹块头43位于轴向外部位置62的轴向内侧,该轴向外部位置62位于花纹块40、42的轴向内侧部分40A、42A的花纹块端部47和轴向外侧部分40B、42B的花纹块端部45之间。
花纹块40、42从内胎面13开始延伸的径向距离D约为1.9cm或更大一点,最好约为2.5cm。这种深的防滑胎面12在潮湿或泥泞的土地条件下的牵引作用是极好的。通道60配置成这样,使得当轮胎10转动并且花纹块40、42进入接地印痕或触地部分时,至少两个花纹块40和两个花纹块42或三个排土通道60与一个或两个胎面半部上的土壤接合。这些土或泥很快地在胎肩上轴向排出或沿周边经通道位置61、62排出,另外,泥土不会填塞在这些深的花纹块40、42周围,因为在排土通道60之间的位置61、62、63具有独特的花纹块间隙和周边连续开放通道,这样,在轮胎10转动时,便实际上可以阻止泥土填塞在胎面花纹中。
本发明优选实施例的轮胎的胎面12的重要特征是沿周边延伸的扩大的花纹块头43。通过确保花纹块充分接触道路使这些特征在地面坚硬时可以增加轮胎10的行驶能力,从而可防止这些高的花纹块40、42因轮胎转动而进入或离开轮胎的接地印痕或接地面积时发生蠕动。另外,从附图还可明显看出,花纹块40、42这样配置,使得在胎面上的至少两个花纹块在胎面的任何周边位置均沿1英寸宽的轴向带接触路面。即如果横过胎面轴向引出一条1英寸宽的带,则这带将与至少两个花纹块相交,该带的宽度最好基本上小于1英寸。
这些特征使得驾驶员在事实上只占很少百分数的接地面积接触道路时感到有大量胎面接触道路表面。
本发明的这种胎面具有的接触铺砌的路表面的胎面面积小于33%,最好如示出的约25%。
和行驶速度小于每小时25英里的农用轮胎不同,这种全路面车胎必须能达到接近50英里/小时的速度。在这种速度下,这些花纹块必须协同地工作,从而防止产生剧烈的振动,这些振动会造成乘坐不舒适。这种胎面花纹减小了这些振动,从而可使轮胎进行高速运转。利用如图所示的花纹块的形状和定向可以达到这一点。各个花纹块40、42具有稍微倾斜的轴向内侧部分40A、42A以及更大侧向倾斜的轴向外侧部分40B、42B,这样便增强了轮胎的牵引性能。如图所示,外侧部分40B、42B分别具有用于进一步增强牵引力的窄的槽口或沟槽70。内侧部分40A、42A具有窄的轴向内端部,该内侧部分向着扩大的花纹块头43逐渐变宽。前边缘67和后边缘68之间的该窄端部被设计成可以穿入到土壤中,因为其轴向宽度较小。一旦此端部穿入到土壤中,该前边缘67便弯曲形成更大的侧向倾斜,造成增大的锐角。这种倾斜的轴向内侧部分40A、42A极大提高了牵引力,而轴向外侧部分40B、43B由于侧向倾斜另外增加了向前的牵引力。
如图5进一步示出,位置62不必如图1、2、3、4和6的优选实施例轮胎所示那样延伸全部的深度。轴向内侧部分40A、42A和轴向外侧部分40B、42B之间的间隙可以用深度小的补强桥53桥接。重要的是在花纹块部分之间的深度为h的这种补强桥53应该留出一个开口,该开口的深度(D-h)为花纹块深度D的至少50%,以便保持土壤流过周边连续开放通道的特性,较小的开放量被认为是对土壤流有太大的限制,因此不是所希望的。
容易看出,如图3的平面图所示的周边连续开放通道具有最小轴向宽度S的开口。该最小开口宽度优选为至少1cm,更优选为至少2cm。第一或第二列的各个花纹块40、42上的这种最小开口轴向宽度S理想地绕轮胎的周边轴向对齐。即在各个通道中的最小开口宽度S与平行于胎面的中心平面的平行平面A、B或C相交。这意味着,三个周边通道61、62、63不需要具有如图所示地绕胎面12周边轴向对齐的最小开口,但是在最小时,这些开口应当使平面A、B或C与各个开口相交。在硬实表面上量出的接地面积最好在接地面积的内部具有外侧通道,使得轴向外侧花纹块部分40B、42B的至少一部分位于接地面积中。如图所示,这些轴向外侧开口位于接地面积的侧向端部内,因为如果它们定位成太靠近胎肩部,它们就几乎不能有助于通过通道61、62、63清洁胎面。
如图所示,另一种方案是,在位置62的开口可以是几乎恒定的宽度,但是在这种情况下,开口应当具有约1~2cm或更大的最小轴向间隙S,以便确保土壤可以快速地流过此开口。
另一种方案是,在位置62,在轴向内侧部分40A、42A和轴向外侧部分40B、42B之间的通道开口,在最小开口宽度S的周边位置和伸向后边缘68的位置之间最好是分开的。花纹块部分之间的该区域中的这种通道分开被认为有助于泥土的流动以及提供释放泥土特性,从而有助于在轮胎滚过泥土时可以很快从胎面上排出土壤。
当轮胎在潮湿的粘土性土壤上转动时,这些通道提供流动路径,这些路径进入到排土通道60中。因为三个周边连续开放通道61、62、63在周边方向提供不阻塞的路径,所以可将泥土抛到轮胎的后面,接地印痕也变得清晰,地面上由此留下三个敞开的周边通道61、62、63。事实上,通过使水/水分进入到泥土的下面,并将泥土从底部到上部以及从顶部到下部溶散开,这些通道61、62、63就有助于清洁沿周边相邻的花纹块40、42之间的泥土。在很湿的条件下,周边通道61、62、6 3趋向于将水泵送到排土通道60中,从而实际上将土壤冲刷到通道的外面。
上述胎面在这些最差的情况下以最小量释放出一部分花纹块锐角,从而可以使胎面继续提供牵引作用。
Claims (5)
1.一种用于驱动轴位置的全路面车胎(10),该轮胎(10)具有胎体(30)和位于该胎体(30)径向外侧的胎面(12),该胎面(12)具有多个细长花纹块(40、42),该花纹块(40、42)从内胎面(13)径向向外延伸,并位于第一和第二侧向胎面边缘之间,侧向胎面边缘(14、16)之间的距离限定胎面弧宽,该距离的中间处是胎面(12)的中心平面(EP),该细长花纹块(40、42)围绕胎面(12)的周边成列(1、2)布置,第一列细长花纹块(40)从靠近胎面(12)的中心平面(EP)的轴向内端向第一侧向边缘(14)延伸,终结于轴向外端(49),第二列细长胎面花纹块(42)从靠近胎面(12)的中心平面(EP)的轴向内端向第二侧向胎面边缘(16)延伸,终结于轴向外端(49),该胎面(12)具有三个或更多个周边连续开放通道(61、62、63),第一周边连续开放通道(61)位于第一和第二列(1、2)的细长花纹块(40、42)的轴向内端(41)之间,第二周边连续开放通道(62)位于第一侧向胎面边缘(14)和胎面(12)的中心平面(EP)之间,第三周边连续通道(63)位于第二侧向胎面边缘(16)和胎面(12)的中心平面(EP)之间,该胎面的特征在于:细长胎面花纹块(40、42)具有从胎面(12)的径向外侧表面量到内胎面(13)的径向深度(D),以及深度减小的补强桥(53)将轴向内侧部分(40A、42A)连接到轴向外侧部分(40B、42B)上,该深度减小的补强桥(53)具有高度(h),(h)为(D)的50%或更小,并且其中绕着胎面(12)的整个周边在侧向边缘(14、16)之间测量的胎面的净量与总量之比小于35%。
2.如权利要求1所述的全路面车胎,其特征在于,该第二和第三周边连续开放通道定位成这样,即与中心平面离开的距离小于胎面弧宽(TW)的40%。
3.如权利要求2所述的全路面车胎,其特征在于,第二和第三周边连续通道(62、63)定位成这样,即与胎面(12)的中心平面(EP)离开的距离大于胎面弧宽的25%,小于胎面弧宽的40%。
4.如权利要求1所述的全路面车胎,其特征在于,第二和第三周边连续开放通道(62、63)定位成这样,即与胎面(12)的中心平面(EP)离开的距离为胎面弧宽(TW)的33%。
5.如权利要求1所述的全路面车胎(10),其特征在于,第二周边连续开放通道(62)穿过形成轴向内侧部分(40A)和轴向外侧部分(40B)的第一列(1)的每个细长花纹块,第三周边连续开放通道(63)穿过形成轴向内侧部分(42A)和轴向外侧部分(42B)的第二列(2)的每个细长花纹块(42)。
Applications Claiming Priority (1)
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