CN102341254A - 用于重型车辆的轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于重型车辆的轮胎，所述轮胎具有通过围绕钢丝缠绕而锚固到两个胎圈内的径向胎体增强件(4、5)。根据本发明，在径向平面中，在所述至少一层胎体增强件的径向最内侧的点(E)径向内侧上并且在所述钢丝的几何中心(C)的轴向外侧上，在所述胎圈的外表面(e)的点(R)处的曲率半径大于所述胎圈的外表面的所述点(R)在所述至少一层胎体增强件(4、5)上的正交投影点(S)处的曲率半径。

Description

用于重型车辆的轮胎

技术领域

本发明涉及一种旨在装配到重型车辆或土木工程作业型的机械件的轮胎。

背景技术

本发明将参考用于矿用型车辆的轮胎进行更为具体的描述，该轮胎在地下矿井中进行操作并且其轴向宽度大于或等于25英寸，但是本发明并不限制于该类型的应用。

这类型的车辆的特殊特征是必须运输重型载荷，并且以最大可能的紧凑形式进行生产，这是因为用于车辆往来的空间在体积方面受到限制。因此，所使用的轮胎尽可能地小，因此不能理想地适合于待传递的扭矩。

就用于土木工程作业机械的轮胎的惯常设计而言，通过围绕胎圈钢丝缠绕而锚固在每一个胎圈中的径向胎体增强件由至少一层金属增强元件的制成，所述元件在层中基本彼此平行。胎体增强件通常由胎冠增强件覆盖，该胎冠增强件由金属增强元件的至少两个工作胎冠层制成，但是所述金属增强元件在层与层之间交叉，并且与周向方向形成的角度包括在15°与70°之间。在胎体增强件和工作胎冠层之间可能存在增强元件的多个层，这些增强元件在层与层之间交叉，并且形成的角度小于12°，增强元件的这些层的宽度通常小于工作层的宽度。在工作层外侧上的径向上还存在保护层，这些保护层的增强元件所处的角度在10°与65°之间。胎冠增强件本身由胎面所覆盖。

“轴向”意指平行于轮胎的旋转轴线的方向，并且“径向”意指与轮胎的旋转轴线相交并垂直的方向。轮胎的旋转轴线是轮胎在正常使用时绕其旋转的轴线。

周向平面或截面的周向平面是垂直于轮胎的旋转轴线的平面。赤道平面或周向中平面是穿过胎面的中心或冠部并且将轮胎分割为两个半部的周向平面。

径向平面是包含轮胎的旋转轴线的平面。

轮胎的纵向方向或周向方向是对应于轮胎的外围的方向，并由轮胎的运行方向限定。

在轮胎中使用的胎圈钢丝可以为两种类型。首先，存在“编织”型的胎圈钢丝，其具有基本为圆形的横截面。还存在胎圈束，其由多层彼此叠置的帘线形成，并且其横截面可以采用各种形状。

在如上文所述的用于矿用车辆的轮胎的情况下，所使用的胎圈通常为胎圈束，这些胎圈束具有六边形横截面。胎圈束型的胎圈钢丝能够以低于“编织”型胎圈钢丝的成本进行生产，并且通常具有六边形横截面，这样就相对接近于圆形并且产生有限的体积。这些轮胎通常安装在具有扁平的固定式轮辋的车轮上，也就是说，安装轮胎胎圈的基部所抵靠的轮辋的表面相对于轴向方向具有大约5°的锥度。

对于通常的载荷和尺寸，像如上文所述轮胎的用于土木工程作业机械的轮胎通常承受的压力在4与10巴(bar)之间。

考虑到其使用条件，特别是考虑到所运输载荷以及由此通过轮胎所传递的扭矩，显然，这些轮胎在胎圈区域呈现了明显的磨损，并且这限制了轮胎的寿命。另外，尽管该磨损在该类型的轮胎上总是明显的，但是其在不同轮胎之间存在相对的差异，至少就其出现速度而言是这样的。

发明内容

因此，本发明的发明人所设定的任务是，提供用于地下矿用车辆的轮胎，其在磨损方面呈现改进的特性，并且所呈现的磨损在不同轮胎之间更为均匀。

根据本发明，利用一种用于重型车辆的轮胎实现了上述目的，所述轮胎具有由至少一层增强元件构成的径向胎体增强件，所述轮胎包括胎冠增强件，所述胎冠增强件本身在径向上由胎面覆盖，所述胎面通过两个胎侧连接到两个胎圈，所述胎圈的每一个包括胎圈钢丝，用于通过围绕所述胎圈钢丝缠绕所述至少一层增强元件而将所述胎体增强件锚固在所述胎圈内，在径向平面中，在所述至少一层胎体增强件的径向最内点的径向内侧上并且在所述胎圈钢丝的几何中心的轴向外侧上，在所述胎圈的外表面上的点处的曲率半径大于所述胎圈的外表面的所述点正交投影到所述至少一层胎体增强件上的点处的曲率半径。

根据本发明的这样的轮胎更具体地旨在用于轴向宽度大于或等于25英寸的轮胎。

因此，根据本发明所描述的轮胎包括胎圈，所述胎圈的外部形状，特别是在装配过程中与轮辋接触的部分具有圆整轮廓，该圆整轮廓的曲率半径允许将轮胎相对容易地装配到轮胎的安装轮辋上。与常规胎圈的形状相比，当根据本发明的轮胎正在进行装配时，所述胎圈的抵靠所述轮辋滑动的那部分的外表面的曲率半径更大，这似乎允许将轮胎更为容易地装配在所述轮辋上。另外，在将轮胎安装在所述轮辋的过程中，更为容易地使所述胎圈在所述轮辋上滑动似乎能够防止所述胎圈产生变形的风险，这样的变形会导致难以使所述胎圈就位在轮辋座上；已经通过常规轮胎而随机地观察到的使胎圈就位于轮辋座上的这样的困难可能解释了在不同轮胎之间的胎圈磨损的高度的变化比率。

利用装配到用于地下矿井的车辆的根据本发明的轮胎进行的试验确实显示了，在磨损方面的轮胎性能优于常规轮胎的性能，并且在不同轮胎之间的轮胎性能还更为均匀。

本发明的发明人认为这些结果可以解释为说明了该轮胎能够更好地就位于轮辋座上，而在安装过程中不存在轮胎胎圈发生变形或者不正确定位从而引起胎圈的该区域快速磨损的风险。在不同轮胎之间改变的变形和/或不正确的胎圈定位可以解释不同轮胎之间的磨损的变化比率。

根据本发明的一个优选实施方案，在径向平面中，在所述胎圈钢丝的径向最内点的径向内侧上并且在所述胎圈钢丝的几何中心的轴向外侧上，在所述至少一层胎体增强件上的点处的曲率半径小于所述至少一层胎体增强件的所述点正交投影在所述胎圈的外表面上的点处的曲率半径。

根据本发明的该实施方案，将所述胎圈装配在轮辋座上变得更为容易，并且所述胎圈发生变形的风险变得更低。

根据本发明的有利替代形式，所述胎圈钢丝为胎圈束，优选为六边形。在轮胎的制造步骤的过程中以及在将所述轮胎装配在其轮辋上的步骤的过程中，这样的胎圈钢丝特别地足够牢固地保持所述胎体增强件。

同样有利地，轮胎的胎圈钢丝的轴向宽度与径向高度的比值大于1.5。这样的胎圈钢丝将压力散布在宽度更大的胎圈的基部上。这样的胎圈钢丝特别适合于这种类型的轮胎：其尺寸与所传递的扭矩相比较小，这是因为其用于地下矿井中。特别而言，由这种用途规定的轮胎尺寸导致胎圈钢丝将较高压力施加在胎圈的基部上，以便令人满意地传递扭矩。包括六边形的胎圈束型的胎圈钢丝并且宽度与高度的比值等于或接近1的常规轮胎使得胎圈的基本受到损坏，这是因为较高压力施加在较小宽度上。与根据本发明的该替代形式所提出的胎圈钢丝的形状一样，事实上，因为其提供了更大的宽度，在轴向方向上更加延长的胎圈钢丝的形状将允许在胎圈和安装轮辋之间更好地散布压力。

由于压力得到更好的分布，所以这种胎圈钢丝的进一步的优点是，简化了轮胎在其已经被磨损时的拆卸。

施加在胎圈的基部与轮辋之间的应力的局部强度的减小具有的进一步的优点是，增加了延长了轮辋的寿命。具体而言，由于局部应力较高，所以当前的方案导致胎圈挤压抵靠的区域中出现轮辋损坏。

根据本发明的一个优选实施方案，在所述胎圈的基部的至少30mm上，所述基部与平行于轮胎的旋转轴线方向的方向形成的角度包括在6°与7.5°之间。在胎圈的基部处的这样的锥度进一步促使了轮胎安装在轮辋上的简化，并且进一步限制了将胎圈不正确地定位在轮辋上的风险。与该类型应用的常规轮胎上的锥度(其与平行于轮胎的旋转轴线方向的方向形成的角度超过8°)相比，该胎圈的基部的锥度可以得以减小，而因为由胎圈钢丝施加的压力分布在更大的胎圈基部的宽带上，所以不会对在轮辋上进行旋转的风险造成负面影响。

本发明的有利实施方案设想，在所述胎圈钢丝(优选地在所述胎圈钢丝的径向最内点的径向内侧上)和所述胎圈的外表面之间所测得的橡胶块体的径向厚度大于10mm。这样的厚度进一步使得轮胎寿命得以延长。

因此，根据本发明所生产的轮胎在体积方面进一步显示了优点。事实上，已经发现，尽管胎圈的基部可以加大，但是根据本发明的轮胎的体积小于常规轮胎的体积。由于与用于该类型应用到常规轮胎的胎圈钢丝的形状相比，所选择的胎圈钢丝具有变平的形状，这就能够特别地解释该体积的节省。特别而言，对于必须传递的给定扭矩，压力在轮辋上的良好分布导致设计胎圈钢丝所利用的金属量少于对于常规轮胎所需的设计胎圈钢丝所利用的金属量。

附图说明

本发明的其它细节和有利特征将会从以下参考图1和2的本发明的一个实施方案的描述中变得显而易见，在这些附图中：

图1为根据本发明的轮胎的示意图，

图2为图1中的轮胎的胎圈的示意图。

为了便于理解，附图没有按比例显示。图1只显示了一半轮胎，该轮胎相对于表示所述轮胎的周向中平面的轴线X-X’对称地延伸。

具体实施方式

图1为根据本发明所生产的轮胎1在径向截面上观察到的示图。尺寸为26.5R25的轮胎1具有胎体增强件层2，胎体增强件层2由不可延展的钢金属帘线的帘布层制成，并且在每一个胎圈3中锚固到胎圈钢丝4，以便形成包回部分(turned-back portion)5。胎体增强件层2在径向上由胎冠增强件6覆盖。所述胎冠增强件6通常在一方面由称为工作帘布层的两个帘布层构成，另一方面由两个保护帘布层构成。构成胎冠增强件的这些帘布层的集合并未具体地显示在附图中。工作帘布层本身由不可延展的钢帘线制成，这些不可延展的钢帘线在每一个帘布层之内彼此平行且在不同帘布层之间交叉，并且与周向方向形成的角度可以包括在15°与40°之间。保护帘布层基本由弹性钢金属帘线制成，这些弹性钢金属帘线在每一个帘布层之内彼此平行且在不同帘布层之间交叉，并且形成的角度可以包括在15°与45°之间。径向外部工作帘布层中的帘线通常与径向内部保护帘布层的帘线交叉。胎冠增强件最终由胎面7覆盖，胎面7通过胎侧8连接到胎圈3。

胎圈钢丝4为六边形的胎圈束类型；根据本发明，其轴向宽度L(等于47mm)与径向高度H(等于15mm)的比值为3.1，因此其高于1.5。

图2显示了图1中的轮胎的一个胎圈3在径向截面中的示意图。

根据本发明，在胎圈3的外表面9(该表面由点O和P划定界限)的区域中，也就是说，在胎体增强件层2的径向最内点E的径向内侧上并且在胎圈钢丝4的几何中心C的轴向外侧上的胎圈3的外表面9的区域中，胎圈3的外表面9的点R处的曲率半径大于所述点R正交投影到胎体增强件层2上的点S处的曲率半径。

在点R处，胎圈3的外表面9的曲率半径等于40mm。

在点S处，胎体增强件层2的曲率半径等于35mm。

同样，在胎体增强件层2的由点E和M划定界限的区域中，也就是说，在胎圈钢丝的径向最内点G的径向内侧上并且在胎圈钢丝的几何中心C的轴向外侧上胎体增强件层2的区域中，胎体增强件层2的点U处的曲率半径小于所述点U正交投影到胎圈3的外表面9上的点V处的曲率半径。

在点U处，胎体增强件层2的曲率半径等于20mm。

在点V处，胎圈3的外表面9的曲率半径等于40mm。

附图中所示的轮胎安装在25英寸大小的轮辋上，并且被充气到5.5巴的压力。与常规轮胎(也就是说，包括的胎圈钢丝的宽度与高度的比值基本等于1的轮胎)的安装相比，该轮胎看起来更易于安装。同样，在就所运输载荷以及所传递扭矩而言模拟用于地下矿井中的车辆上运行之后，根据本发明的轮胎看起来更易于拆卸。

另外，通过轮辋和胎圈区域之间的接触而特别提供的气密性是令人满意的，并且完全可与常规轮胎的轮辋和胎圈区域之间的气密性相媲美。

利用根据附图中所示轮胎的轮胎进行了比较试验。利用等同参考轮胎(其包括胎圈束型胎圈，其中宽度与高度的比值基本等于一，并且该轮胎胎圈的基部的宽度当然更小)作为比较。

根据本发明的轮胎胎圈的基部的宽度等于93mm，而参考轮胎胎圈的基部的宽度等于62mm。在35mm的所述基部的长度上，由胎圈的基部的锥形与平行于旋转轴线的方向形成的角度α等于7°。所观察到的试验特别地显示，这样的锥形使得轮胎更易于安装在轮辋上，并且如前所述，使得在驾驶过程中轮辋上没有滑动。

轮胎在同一辆车辆上进行了试验，该车辆沿着模拟对轮胎高度不利的路程的相同路径上行驶，并且由同样的驾驶员驾驶。该路程再现了在地下矿井中驾驶的车辆的使用，特别地包括以前进档和倒档在短距离上运行的阶段以及在包括转弯的更长距离上行驶的阶段，以前进档和倒档牵引需要传递大扭矩以便从零速度起动。

该测试证实，在运行200小时之后，根据本发明的轮胎在胎圈区域中并未显示恶化，而参考轮胎在所述胎圈区域中呈现了损坏，这需要对轮胎进行替换。

Claims (7)

1.一种用于重型车辆的轮胎，所述轮胎具有由至少一层增强元件构成的径向胎体增强件，所述轮胎包括胎冠增强件，所述胎冠增强件本身在径向上由胎面覆盖，所述胎面通过两个胎侧连接到两个胎圈，所述胎圈的每一个包括胎圈钢丝，用于通过围绕所述胎圈钢丝缠绕所述至少一层增强元件而将所述胎体增强件锚固到所述胎圈内，其特征在于，在径向平面中，在所述至少一层胎体增强件的径向最内点的径向内侧上并且在所述胎圈钢丝的几何中心的轴向外侧上，所述胎圈的外表面上的点处的曲率半径大于所述胎圈的外表面的所述点正交投影到所述至少一层胎体增强件上的点处的曲率半径。

2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，在径向平面中，在所述胎圈钢丝的径向最内点的径向内侧上并且在所述胎圈钢丝的几何中心的轴向外侧上，所述至少一层胎体增强件上的点处的曲率半径小于所述至少一层胎体增强件的所述点正交投影在所述胎圈的外表面上的点处的曲率半径。

3.根据权利要求1或2所述的轮胎，其特征在于，所述胎圈钢丝为胎圈束，优选为六边形。

4.根据权利要求3所述的轮胎，其特征在于，所述胎圈钢丝的轴向宽度与径向高度的比值大于1.5。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的轮胎，其特征在于，在所述胎圈的基部的至少30mm上，所述基部与平行于轮胎的旋转轴线方向的方向形成的角度包括在6°与7.5°之间。

6.根据权利要求1至5中的一项所述的轮胎，其特征在于，在所述胎圈钢丝和所述胎圈的外表面之间，优选地在所述胎圈钢丝的径向最内点的径向内侧上和所述胎圈的外表面之间所测得的橡胶块体的径向厚度大于10mm。

7.根据前述权利要求的一项所述的轮胎，其特征在于，所述轮胎的宽度大于或等于25英寸。

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