CN101784400B - 带有包含多个部分的胎面的重载车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆，例如运输车辆或土木工程车辆，所述车辆包括至少两个车轴，至少其中一个车轴包括至少两个装配有轮胎的双安装套件。根据本发明，装配至双安装套件的每个轮胎的胎面至少在其外表面上包括至少两个由具有不同物理化学性能的共混聚合物制成的圆周部分，所述共混聚合物在每个轮胎的胎面当中的分布相对于纵向平面对称，该纵向平面穿过两个所述两个双安装套件之间的中间点。

Description

带有包含多个部分的胎面的重载车辆

技术领域

本发明涉及诸如公共运输车辆或“土木工程设备”车辆的车辆，所述车辆包括至少两个车轴系统，至少其中一个车轴系统包括两个装配有轮胎的双安装套件。

尽管本发明不限于这种类型的应用，但是本发明将会参考重量超过300公吨的“翻斗车”类型的车辆而更加具体地进行描述，该车辆所配备的轮胎的直径超过3.5米，轴向宽度超过37英寸。

背景技术

这种车辆通常用于承载重型载荷，其包括前转向车轴系统，该前转向车轴系统包括两个转向轮和通常为刚性的后车轴系统，该后车轴系统包括在每一侧成对分布的四个从动轮。

车轴系统定义为：将车辆的固定结构连接至地面的一组零件。

轮胎的圆周方向或纵向方向是对应于轮胎的外围的方向，并通过轮胎运转的方向来定义。

轮胎的横向或轴向方向平行于轮胎的转动轴线。

径向方向是与轮胎的转动轴线相交并垂直于轮胎的转动轴线的方向。

轮胎的转动轴线是轮胎在正常使用下绕其旋转的轴线。

径向或子午面是包含轮胎的转动轴线的平面。

圆周面是垂直于轮胎的转动轴线的平面。

圆周中面或赤道面是垂直于轮胎的转动轴线并将轮胎分成两半的平面。

特别是在用于矿场或采石场中运输载荷的车辆的情况中，缺乏接近的便利性以及效率需求致使这些车辆的制造商增大它们的运载能力。由此可以得出结论，车辆变得越来越大，并因此重量也越来越重，从而能够运输越来越大的载荷。这种车辆的目前重量可以高达数百公吨，并可以运输同等重量的载荷；整体重量可以高达600公吨。

如前所述，目前，诸如用于矿场的“翻斗车”类型的这种车辆具有后从动车轴系统，该后从动车轴系统上安装有4个轮子，这4个轮子两两成对，其目的是为了满足这些需求。

并且，这些轮子的尺寸以及因此这些轮胎的尺寸、特别是底部区域的刚度需要所述轮子被做成几个部分，其目的是为了使得轮胎装配到轮辋上。在更换或维修事件中所发生的这些轮胎的装配和拆卸需要漫长和辛苦的处理作业。在这种作业过程中，需要处理的紧固零件的数量可能会超过200，并且还具有这些零件相关的巨大的紧固扭矩。因此，执行这些作业所花费的时间很长，并因此在这些矿场的运营中对于所寻求的生产力是有害的。

当前的需求始终是趋向于增大这些车辆的运载能力，因此，本文中以上列举的各种参数已经导致轮胎的变宽，从而增大其内部的空气体积。这是因为，尤其是因为对这些轮胎进行运输相关的原因，实际上不可能增大如今已经达到的轮胎的直径，其大约为4米。具体而言，因为运输的目的而对这些轮胎的尺寸进行限制，特别是由道路的宽度和桥的净空高度来限制。并且，事实上不可能减小轮辋的尺寸，因为该轮辋特别用来容置传递驱动扭矩的系统和刹车系统。

在发明人的研究过程中，他们已经能够证明，这些“变宽”的轮胎确实增大了运输载荷，但也具有各种缺点。事实上，试验已经显示，这些轮胎，特别是对于在后车轴系统上成双的轮胎的耐磨性降低，这特别是因为这些轮胎之间所产生的扭矩现象而导致的，扭矩现象特别发生在转弯的时候。更加频繁的轮胎更换导致了这些车辆的效率下降。当前的车辆在同一个车轴系统的轮子之间设有差速器，该差速器位于所述车轴系统的对称轴线的每一侧，以减轻这种现象。

此外，发明人还证实，在带有一定载荷的特定的运行情况下，尤其在弯曲路径上，车辆的操控变得十分糟糕。具体而言，当前车轴系统的轮胎通过转向角转动时，特别是当车辆负载并且在相对较小的曲率半径转弯的时候，有时会发生车辆沿着基本直线的路径来继续前进。事实上，看来在特定载荷和运行情况下，在后车轴系统上装配有如上所述的4个轮子的诸如此类的车辆，在弯曲路径下非常难或者说不可能进行操控，所述车辆对前车轴系统的轮胎所施加的转向角不进行任何响应。这特别是当驾驶在诸如泥、雪或者冰的滑溜表面上时更为明显，甚至在小的曲率半径下转弯的时候，有必要施加较大的转向角来让车辆进行转弯(corner)。这些情况还可能导致前车轴系统的轮胎的裂缝和破损，因此再次导致了更加频繁的轮胎更换。

此外，专利申请WO 00/71365已经描述了一种对轮胎装配进行简化的技术，这些轮胎直接安装在车毂上，从而该车毂用作轮辋。从而，作为轮辋座的独立的环通过锁定环而保持在适当位置，所述锁定环特别通过互补轮廓而固定至所述车毂。

发明内容

从而，发明人给他们自己设定的任务是：与当前的轮胎的耐磨性相比较，提高这些重载车辆的轮胎的耐磨性能，特别的目的是提高车辆的效率并在这些车辆无论在何种情况下使用和驾驶时提高车辆的操控性。

根据本发明，该目标被一种车辆所实现，例如公共运输车辆或“土木工程设备”的车辆，所述车辆包括至少两个车轴系统，至少其中一个车轴系统包括至少两个装配有轮胎的双安装套件(twin-mountedsets)，装配至两个双安装套件的每个轮胎的胎面至少在其外表面上包括至少两个轴向邻接的圆周部分，所述圆周部分由具有不同物理化学性能的共混聚合物制成，并且所述共混聚合物在每个轮胎的所述胎面当中的分布相对于纵向平面对称，该纵向平面穿过所述两个双安装套件之间的中间点。

例如，根据本发明的安装套件由轮子和轮胎组成。还可以有使轮胎安装在车辆上的其它任何系统，例如专利申请WO 00/71365中所描述的轮胎安装技术。

发明人已经能够证明，装配至后车轴系统的成双的传统轮胎导致了在轮胎中引起的应力一方面加重了轮胎的磨损，当车辆在弯曲路径上行进的时候该磨损在轮胎的轴向方向上不平均，另一方面产生了应力，其使得车辆在这种路径上更加难以操控。

本发明中所限定的双轮胎的使用导致了特别是在弯曲面上的较小的和更加均匀的轮胎磨损。具体而言，根据本发明的车辆设计将可以减小由于轮胎之间引起的扭矩而导致的纵向应力，在车辆沿着曲线行进的时候特别会产生这些纵向应力。这样获得的更加均匀的胎面磨损意味着轮胎胎面的形状能够得以保持，因此从驾驶和承载方面而言，轮胎的功能被最优化。该更加均匀的磨损还意味着，随着时间的推移，特别是在弯曲路径上能够保持满意的扭矩传递，从而可以避免或至少限制上述的锁定情况，从而保持了令人满意的车辆操控。

因此，根据本发明的双轮胎导致了更好的车辆操作和较低频繁次数的轮胎更换，因此导致了更好的生产力。

因此根据本发明，装配至两个双轮子的轮胎是不同的。在包含两对双轮子的同一个车轴系统上，轮胎能够成对的相同。装配至第一对双轮子的轴向内侧轮子的轮胎将会与装配至另一对双轮子的轴向外侧轮子的轮胎相同。通过这种方式，可以在运行了一定时间之后，通过交换两个相同的轮胎来提高轮胎的耐久性。这种交换是这种应用类型的普遍方式，该交换可以改变轮胎承受的应力，从而该轮胎从双轮子套件上的轴向内侧位置交换至轴向外侧位置。

根据本发明的第一有利的实施例，其特别对应于翻斗车类型的车辆驾驶在多石头类型的路面上的情况，由共混聚合物制成的、装配至两个双安装套件的轮胎的胎面的多个轴向外侧圆周部分的刚度性能优于胎面表面的其余部分。换言之，胎面的轴向外侧圆周部分的共混聚合物的刚度性能能够承受滑移，而不呈现过度的磨损。

还是有利地，根据本发明的该第一实施例，装配至两个双安装套件的轮胎的胎面的多个轴向外侧圆周部分与所述轮胎的胎面的多个轴向内侧圆周部分的弹性模量比大于或等于70％。

橡胶混合物的“弹性模量”表示在10％的变形和室温下的正切张力模量。

就橡胶组合物而言，根据1998年9月份实施的AFNOR-NFT-46002来进行张力模量测试：名义正切模量(或视应力)是在10％的伸长(根据1979年12月实施的AFNOR-NFT-40101中的正常温度和湿度条件下)下，以MPa为单位，在第二伸长(亦即在适应循环之后)下进行测量。

轴向内侧位置和轴向外侧位置是相对于轮胎的双套件而考虑的。

根据本发明的第二有利的实施例，其特别对应于叉式铲车类型的车辆驾驶在混凝土或者柏油类型的表面上而有可能遇到很小的转向圆的情况，由共混聚合物制成的、装配至两个双安装套件的轮胎的胎面的多个轴向外侧圆周部分的刚度性能劣于胎面的其余部分。换言之，胎面的轴向外侧圆周部分的共混聚合物的刚度性能能够承受变形，而不呈现过度的磨损。因此有利地，这种轮胎的胎面花纹适合于胎面的共混聚合物的特性；例如，这些胎面花纹在胎面的多个轴向外侧圆周部分上是刀槽花纹，其显著的目的是进一步增大变形而没有过度的磨损。

还是有利地，根据本发明的该第二实施例，装配至两个双安装套件的轮胎的胎面的多个轴向内侧圆周部分与所述轮胎的胎面的多个轴向外侧圆周部分的弹性模量比大于或等于35％。

本发明的一个实施例的可选形式是：装配至两个双安装套件的每个轮胎的胎面至少在它们的外表面上，具有在轴向方向上的物理化学性能的变化梯度。根据本发明的这个实施例的可选形式，每个胎面的物理化学性能在轴向方向上连续变化。

根据本发明的第一实施例，在装配至两个双安装套件的每个轮胎的胎面的任何圆周平面当中，物理化学性能在纵向和径向方向上相同。根据本发明的该第一实施例，胎面由至少两个圆周部分构成，每个圆周部分在其整个厚度上保持一致，也就是说在径向方向上保持一致。因此，不管所述胎面是否磨损，轮胎的胎面将在其表面上将会保持它的物理化学性能的分布保持恒定。

根据本发明的第二实施例，在装配至两个双安装套件的每个轮胎的胎面的任何圆周平面当中，物理化学性能在纵向方向上相同，并且在径向方向上呈现至少一个变化。根据本发明该第二实施例，每个圆周部分具有至少两个径向叠置的共混聚合物。一旦径向外部第一层已经磨损掉的话，这个实施例可能可以使得在两个双轮子上的两个轮胎的位置通过选择来进行交换，例如，通过选择构成每个轮胎的两个肩部的两个圆周部分的每一个当中具有转换的性能的径向叠置的层。

根据车辆的特定结构，车辆的后车轴系统包括至少四个成对安装的双安装套件，装配至所述安装套件的每个轮胎是根据本发明所述的轮胎。

在其他车辆结构中，车辆的前车轴系统包括至少四个成对安装的双安装套件，装配至安装套件的每个轮胎是根据本发明所述的轮胎。

其他类型的车辆还可以包括数个车轴系统，每个车轴系统包括双安装套件，装配至安装套件的每个轮胎是根据本发明所述的轮胎。

本发明还涉及包括数个车轴系统的车辆，每个车轴系统配备有双安装套件，只有一个或数个车轴系统包括根据本发明的装配至安装套件的轮胎。

有利地，本发明还提供了将如上定义的车辆与前车轴系统上的无轮安装相结合，通过安装第一环并锁定第二环，将轮胎装配到为实现此目的的轮毂上，第一环形成了轮胎的胎圈座，第二环确保了所述第一环的正确定位，并从而确保了轮胎的正确定位。这种安装形式已经在上述的专利申请WO 00/71365中进行了描述。根据该实施例，本发明需要在轮毂上提供多个凹进来容纳锁定环，每个轮胎需要装配两个这种环。利用这种方式来将轮胎安装到车辆上进一步提高了车辆的生产力，轮胎变得更加简易并且更快速地替换。

附图说明

从以下给定的本发明的一些实施例的实例的描述中并参考图1和图2，本发明的其它详细信息和有利特征将会变得显而易见，其中：

-图1是根据本发明的车辆的车轴系统的示意图，

-图2是根据本发明的第二实施例的车辆的车轴系统的横截面图。

为了便于理解，附图没有按比例绘制。图2仅仅描绘了安装套件的一半，其相对于轴线XX’对称连续，轴线XX’表示安装套件的子午面。

具体实施方式

图1示意性地描述了车辆的车轴系统1，该车轴系统1包括两对双安装套件2、3，其分别包括轮胎21、22和31、32。在车轴系统1的中间通常具有差速器4，该差速器4穿越车轴系统的每一侧分配动力。

诸如此例的车轴系统1例如是从卡特彼勒(caterpillar)797翻斗车类型的车辆上获取的，其整个负载重量为大约630公吨。

装配至该车辆的轮胎是大尺寸的轮胎，其中高宽比H/S等于0.80，H是轮胎在轮辋上的高度，S是当轮胎安装在它的服务轮辋上并被充气至推荐压力时，轮胎最大的轴向宽度。这些轮胎的尺寸是59/80R63。

根据本发明，每个轮胎21、22、31、32都具有多个胎面，所述胎面包括由不同物理化学性能的共混聚合物制成的两个圆周部分。混合物的特性在胎面上用字母“A”和“B”来表示。混合物“A”是弹性模量为7.7N/mm²的共混聚合物，混合物“B”是弹性模量为4.3N/mm²的共混聚合物。混合物A还具有小于0.3的摩擦系数，混合物B具有大于0.6的摩擦系数。

当行驶的时候，这些共混聚合物的分布和选择可以特别在转弯时减小轮胎之间产生的应力。具体而言，混合物“A”刚度更大并位于轴向内侧轮胎22的轴向内侧肩部，并位于轴向外侧轮胎23的轴向外侧肩部，该混合物“A”可以减少这些肩部的每一个由于较大的滑移而导致的各自的驾驶和刹车影响。可以得出，与传统轮胎不同，这些肩部上的磨损与轮胎胎面的其它部分相比较，在转弯时并未加重。

图1的图示还显示了轮胎21和31能够互相交换。轮胎22和32同理也可以交换。通过将轮胎定位在车辆上的不同位置，轮胎的这种交换可以获得这些零件的更加均等的疲劳，这些零件在多个不同位置下的每一个位置下受到的应力不相同。

已经利用两辆相同的车辆沿着相同的路径行驶来进行测试。所述车辆具有4个安装在后车轴系统上的轮胎，该轮胎两两成对。第一车辆具有根据本发明的轮胎，而第二车辆装配有传统轮胎。各个轮胎之间仅仅是胎面不同。所执行的行驶证明：根据本发明的车辆呈现了均匀的轮胎磨损，该磨损保持着大致圆柱形的形状，而在第二车辆上的轮胎磨损是不均匀的，当考虑双套件的时候，轮胎的轴向外侧边缘的磨损更加显著。

还已经发现，当能看看到轮胎磨损的时候，根据本发明的车辆更好进行操控，特别是其沿着具有相对小的曲率半径的弯曲路径的行驶能力。

图2示意性地显示了车辆的车轴系统21，该车轴系统21包括两对双安装套件22、23，所述两对双安装套件分别包括轮胎221、222和231、232以及轮子223、224和233、234。

与图1中的情况一样，存在于胎面表面的共混聚合物在轴向方向上变化。因此，每个轮胎221、222、231、232具有胎面，所述胎面在表面上具有由不同物理化学性能的共混聚合物制成的两个圆周部分。与图1中的情况一样，混合物的特性在胎面上用字母“A”和“B”来表示。在初始状态下，存在于胎面表面的共混聚合物与图1中相同。然而，当进行了给定量的胎面磨损之后，图2显示了将混合物“A”磨损完将暴露混合物“B”，将混合物“B”磨损完将暴露混合物“A”。因此，这些轮胎的胎面的表面性能与它们的初始状态相比较的话正好相反。为了返回至根据本发明的结构，接着有必要进行交换，例如，轮胎221和222与例如轮胎231和232交换。如前面参考图1所作的解释，这种作业是有利的，这是因为它事实上将可以在车辆的车轴系统的所有位置上来使用根据本发明的轮胎，并因此将应力进行了均等化，并因此将轮胎所遭受的疲劳最优地均等化，更加具体而言，将轮胎的零件所遭受的疲劳最优地均等化。

本发明不应当被认为限定于这些实例的描述。装配至根据本发明的车辆的轮胎的胎面例如可以包括由不同物理化学性能的共混聚合物制成的多于两个的圆周部分。所述胎面可以由共混聚合物组成，该共混聚合物在物理化学性能上具有渐进的表面变化。

本发明本质上参考了“翻斗车”类型的土木工程装备车辆进行了描述，但是还必须理解，其可以应用至具有车轴系统的任何车辆，所述车轴系统包括双安装套件，其中轮胎的宽度导致了不均匀磨损，本发明甚至应用至具有车轴系统的任何车辆，所述车轴系统包括双安装套件，该双安装套件的使用需要它们在小的弯曲半径下转弯。

本发明还应用至包括配备有双安装套件的一个或多个车轴系统的车辆，在一个或数个车轴系统的轮胎具有根据本发明的轮胎胎面的特性，而不管他们是否被驱动、转向或承载或结合这些性能的两个或三个。

Claims (11)

1.一种车辆，所述车辆包括至少两个车轴系统，至少其中一个车轴系统包括至少两个装配有轮胎的双安装套件，其特征在于，装配至两个双安装套件的每个轮胎的胎面至少在其外表面上包括至少两个圆周部分，所述圆周部分由具有不同物理化学性能的共混聚合物制成，并且其特征在于，所述共混聚合物在每个双安装套件的两个轮胎的胎面当中的分布相对于纵向平面对称，该纵向平面穿过所述每个双安装套件的两个轮胎之间的中间点。

2.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，由共混聚合物制成的、装配至两个双安装套件的轮胎的胎面的多个轴向外侧圆周部分的刚度性能优于所述胎面的表面的其余部分。

3.如权利要求1或2所述的车辆，其特征在于，由共混聚合物制成的、装配至两个双安装套件的轮胎的胎面的多个轴向外侧圆周部分与所述轮胎的胎面的多个轴向内侧圆周部分的弹性模量比大于或等于70％。

4.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，由共混聚合物制成的、装配至两个双安装套件的轮胎的胎面的多个轴向外侧圆周部分的刚度性能劣于所述胎面的表面的其余部分。

5.如权利要求1或4所述的车辆，其特征在于，由共混聚合物制成的、装配至两个双安装套件的轮胎的胎面的多个轴向内侧圆周部分与所述轮胎的胎面的多个轴向外侧圆周部分的弹性模量比大于或等于35％。

6.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，装配至两个双安装套件的每个轮胎的胎面至少在它们的外表面上，具有在轴向方向上的物理化学性能的变化梯度。

7.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，在装配至两个双安装套件的每个轮胎的胎面的任何圆周平面当中，物理化学性能在纵向和径向方向上相同。

8.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，在装配至两个双安装套件的每个轮胎的胎面的任何圆周平面当中，物理化学性能在纵向方向上相同，并且在径向方向上呈现至少一个变化。

9.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述车辆的后车轴系统包括至少四个成对安装的双安装套件。

10.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述车辆的前车轴系统包括至少四个成对安装的双安装套件。

11.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述轮胎通过安装第一环和锁定第二环而安装到车毂上，所述第一环形成了所述轮胎的胎圈座，所述第二环确保了所述第一环的正确定位，由于所述第一环的外形与所述轮毂中形成的壳套互补，导致所述第一环固定至所述车毂。

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