專利名稱：農(nóng)用拖拉機(jī)及其他類似車輛用無向充氣輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于農(nóng)用拖拉機(jī)及類似的農(nóng)用車輛用的無向、充氣、農(nóng)用輪胎。拖拉機(jī)輪胎，在保持良好牽引或牽引桿特性的同時(shí)，還必須具備良好的路面及離路行駛的耐震特性。此種輪胎還必須提供田間作業(yè)時(shí)的除土、除泥等能力。
過去，農(nóng)用車輛由馬牽引。隨著機(jī)動(dòng)拖拉機(jī)于本世紀(jì)初逐漸推廣，農(nóng)用車輛便開始用鋼制做，并在鋼輪表面布滿抓地板。E.J.Farkas于1922年獲得用于拖拉機(jī)輪的可拆卸胎面的專利。U.S.專利1,423,519描述一種橡膠胎面構(gòu)件，它可以被加到鋼抓地板上從而使之可以穿過道路而不會(huì)破壞路面。這些歷史上的車輛，用于農(nóng)活其馬力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。所以，這些輪子通常被設(shè)計(jì)成某種程度上(如果說不是完全地)無定向性的，而抓地板則與行駛方向傾斜或垂直。當(dāng)拖拉機(jī)被陷住時(shí)，這種無向特性是有益的。發(fā)生這種情況時(shí)，常常將馬匹套在車尾，于是拖拉機(jī)借助附加的馬力能夠倒出軟泥坑。
隨著拖拉機(jī)馬達(dá)的改進(jìn)，輪胎變成有向型式的。當(dāng)時(shí)拖拉機(jī)的主要作用是前向拉力，故輪胎也設(shè)計(jì)成加強(qiáng)這一性能。
1942年一位農(nóng)用輪胎工程師，James E.Hale研制了一種適用于軟泥地的充氣輪胎。U.S.專利2,271,337描述了旨在設(shè)計(jì)一種具有中央突棱的無定向輪胎的嘗試。Hale的輪胎，雖然據(jù)說是無向的但又說在胎的每一側(cè)僅有一個(gè)方向自清理能力。這種夾泥特性曾經(jīng)是所有拖拉機(jī)輪胎的一個(gè)共同問題，而且是無向拖拉機(jī)輪胎特別麻煩的問題。
隨著農(nóng)用胎設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的進(jìn)步，該輪胎技術(shù)領(lǐng)域已成為幾乎是有向胎面花紋的一統(tǒng)天下。
與之相關(guān)的大型挖/推土機(jī)輪胎技術(shù)領(lǐng)域，雖然有一定的有向胎面設(shè)計(jì)，卻采用較多的無向胎面花紋。一般大型挖/推土機(jī)輪胎具有呈現(xiàn)出花紋塊面積(與全部接著面積之比)為40％以上的較封閉的胎面花紋，而農(nóng)用胎則具有小于40％，典型地小于30％的花紋塊面積，即；較為開放。1974年的U.S.專利3,844,326描述了一種采用無向型花紋的重型工程機(jī)械用凸塊輪胎。
類似地，U.S.外觀設(shè)計(jì)專利178,166展示一種多凸塊無向花紋。這類胎面花紋通常采用沿胎面(冠)中央較大花紋塊面積，且突塊的徑向朝外面塊寬大于塊徑向高度的2/3。設(shè)計(jì)用于能經(jīng)受離路條件重載的大型挖/推土機(jī)輪胎，其胎冠中心部分能容許一定程度的塞泥。最近，已開發(fā)出一種新型農(nóng)用拖拉機(jī)，要求具有荷載下基本相當(dāng)?shù)南蚯昂拖蚝蟮臓恳?。這類多用途拖拉機(jī)相應(yīng)地要求一種無向胎面花紋。
本發(fā)明描述了一種無向充氣農(nóng)用輪胎20。輪胎20具有一個(gè)最大斷面寬度、一條轉(zhuǎn)動(dòng)軸線、一個(gè)垂直于該軸線的中心平面(赤道平面)；該中心平面位于最大斷面寬度的中點(diǎn)。輪胎20較好具有24.0英寸或更大的公稱輪輞直徑。輪胎20具有涂膠簾子線增強(qiáng)的胎體21和沿胎體21徑向朝外配置的橡膠胎面(冠)32。胎面32具有第一和第二胎面邊緣33A、33B，以及配置于此二邊緣之間的許多胎面花紋塊50?；y塊具有至少為其斷面寬度10％的長度。該胎面(冠)在正常荷載及充氣條件下具有小于40％，較好約30％或稍低的花紋塊面積。
胎面32具有包括至少3個(gè)，較好4個(gè)花紋塊50構(gòu)成的組60?；y塊50具有基本上平行的花紋塊中心線63。組60沿胎面32一周被重復(fù)許多次。組60沿塊中心點(diǎn)61連線62，從第一胎面邊緣33A，基本上直線地跨過胎面32伸向第二胎面邊緣33B。每只花紋塊50的中心線63為彼此平行，且與中心平面呈約45°的銳角θ。
輪胎的“高寬比”意指其斷面高度(SH)與其斷面寬度(SW)之比，再乘上100％以表示為百分?jǐn)?shù)。
“軸向”意指平行于輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的直線或方向。
“鋼絲圈”意指這樣的輪胎構(gòu)件，它包括一個(gè)環(huán)形抗張?jiān)?，該元件由多層簾子線包纏并做成帶或不帶其他，例如擋泥環(huán)、剝離片、背斜脊、護(hù)趾和胎圈包布等增強(qiáng)構(gòu)件，以便與設(shè)計(jì)輪輛相配。
“帶狀增強(qiáng)結(jié)構(gòu)”意指至少2層平行簾子(股)線，可以是織造成非織造的，鋪在胎面底下、不與鋼絲圈錨固，且簾子線與輪胎中心平面分別呈17°至27°的左和右簾子線角。
“胎體”意指除去帶狀結(jié)構(gòu)、胎冠(面)、胎面下層及簾子線表面的側(cè)壁橡膠，然而卻包括鋼絲圈在內(nèi)的輪胎結(jié)構(gòu)。
“周向”意指沿環(huán)形胎面延伸并垂直于軸線方向的直線或方向。
“設(shè)計(jì)輪輞”意指具有規(guī)定形狀和寬度的輪輞。為本說明的目的，設(shè)計(jì)輪輞和設(shè)計(jì)輪輞寬度系按照輪胎制造所在地現(xiàn)行工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。譬如，在美國，設(shè)計(jì)輪輞是由“Tire and Rim Association”規(guī)定的。在歐洲，輪輞由“European Tyre and Rim TechnicalOrganization-Standards Manual”規(guī)定的，而“設(shè)計(jì)輪輞”一詞即指標(biāo)準(zhǔn)尺寸輪輞。在日本，該標(biāo)準(zhǔn)組織是“The Japan AutomobileTire Manufacturer’s Association”。
“設(shè)計(jì)輪輞寬度”是針對(duì)每種輪胎尺寸具體市售的輪輞寬度，且典型地介于該具體輪胎斷面寬度的75％到90％之間。
“中心平面(EP)”意指貫穿輪胎胎冠中心并垂直于其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的平面。
“印跡”意指在靜止及正常載荷和氣壓下，輪胎胎面與一平直表面的接觸點(diǎn)或接觸面積。
“內(nèi)側(cè)”意指朝向輪胎的內(nèi)部，而“外側(cè)”指朝向輪胎的外部。
“橫向邊緣”意指胎冠的軸向最外邊緣，由平行于中心平面并與軸向最外牽引花紋塊外側(cè)端交于內(nèi)(底)側(cè)胎冠表面徑向高度一點(diǎn)的平面來確定。
“前”指輪胎沿行駛方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，相對(duì)于一系列其他部分最先著地的那部分或那個(gè)胎面要素。
“花紋塊面積百分?jǐn)?shù)”意指在正常載荷和正常充氣下與堅(jiān)硬平直表面接觸的輪胎胎面橡膠面積，除以胎面面積(包括沿輪胎整個(gè)周長測(cè)量時(shí)諸如溝槽等非接觸部分)所得之比值。
“正常充氣壓力”指由輪胎使用條件的適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)組織指定的具體設(shè)計(jì)充氣壓力和載荷。
“正常載荷”指由輪胎使用條件的適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)組織指定的具體設(shè)計(jì)充氣壓力和載荷。
“徑向的”和“徑向地”意指朝向或背向輪胎回轉(zhuǎn)軸線的半徑方向。
“子午合股輪胎”意指一種束帶或周向受限充氣輪胎，其中從鋼絲圈配置的合股簾子線被沿著與輪胎中心平面成65°-90°之間的簾子線角放置。
“斷面高度(SH)”意指輪胎中心平面內(nèi)由公稱輪輞直徑至輪胎外徑的距離。
“斷面寬度(SW)”意指當(dāng)輪胎被充以正常氣壓但不裝載，并保持24小時(shí)之后，其二側(cè)壁外面之間平行于軸線的最大直線距離，不包括因貼標(biāo)簽、裝飾或保護(hù)性纏帶引起的側(cè)壁加厚。
“輪胎設(shè)計(jì)荷載”是為輪胎指定的特定充壓和使用條件下的基準(zhǔn)或參考荷載該輪胎的其他荷載-充壓關(guān)系是參照此基準(zhǔn)或參考載荷。
“后(部)”指輪胎沿行駛方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相對(duì)于其他部件或部分，最后與地面接觸的胎面部件或部分。
“胎冠弧寬(TAW)”意指，當(dāng)輪胎安裝在為其指定的輪輞上并充至其規(guī)定的氣壓但不承受任何載重時(shí)，中心點(diǎn)位于(EP)平面且基本重合于輪胎胎面橫向或軸向?qū)挾戎g各種牽引要素(花紋塊、鈕形塊、突棱等等)的徑向最外表面的一段弧寬。
“胎冠寬”意指胎冠表面沿軸向的弧(對(duì)弦)長，即位置穿過輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)軸線一個(gè)平面內(nèi)的一段。
“單位胎面壓力”意指單位胎面表面(平方厘米或平方英寸)，當(dāng)該表面位于正常充壓和正常承載輪胎的印跡之內(nèi)時(shí)所受的徑向載荷。
下面對(duì)附圖做一簡要說明，其中相同部分標(biāo)有相同參考數(shù)字，這些圖是

圖1是按本發(fā)明的一個(gè)較好輪胎的透視圖。
圖2是按本發(fā)明的一個(gè)較好輪胎的平面圖。
圖3是按本發(fā)明的一個(gè)較好輪胎的側(cè)視圖。
圖4是按本發(fā)明的一個(gè)較好輪胎的胎冠局部視圖。
圖5是圖2所示的較好輪胎沿5-5線剖視圖。
圖6A是按本發(fā)明的較好輪胎部分接觸印跡的平面圖；圖6B是一個(gè)3花紋塊組的類似視圖；而圖6C是一個(gè)5花紋塊組視圖。
圖7是接本發(fā)明的輪胎的另一可供選擇的方案。
下面來看圖5，圖中表示出一個(gè)輪胎的斷面圖，通稱為20。該充氣輪胎具有一個(gè)胎體21，它具有圍繞輪胎20轉(zhuǎn)動(dòng)軸線周向延伸的一至多層胎體簾子線22。該胎體簾子線裹住一對(duì)基本上不可伸長的環(huán)形鋼絲圈24而被錨固。一個(gè)帶狀增強(qiáng)構(gòu)件26被從胎體簾子線徑向朝外地配置，構(gòu)件26包含一至多層帶狀簾子線28。該帶狀簾子線為胎冠區(qū)域提供了增強(qiáng)。周向延伸出的胎面部分32是從帶狀增強(qiáng)結(jié)構(gòu)26表面徑向朝外地配置的。
側(cè)壁部分33從胎的每一胎邊緣33A、33B出發(fā)，軸向或橫向地向其中置有鋼絲圈24的環(huán)形鋼絲圈部分35延伸。
胎體簾子線層22較好具有加強(qiáng)簾子線層的紡織或合成簾子線。該簾子線較好沿徑向取向。最好，該簾子線用聚酯或尼龍材料制做。典型地說，輪胎可具有2、3或4層(胎體簾子線)，每種結(jié)構(gòu)，隨層數(shù)增加其載重量相應(yīng)提高。
帶狀增強(qiáng)構(gòu)件26較好包括至少2層由人造絲或芳酰胺合纖簾子線加強(qiáng)的帶。
接下去看圖1-5，表示了按照本發(fā)明的一個(gè)輪胎20。按本發(fā)明的輪胎20具有一個(gè)獨(dú)特胎面32。該胎面32具有第一胎面邊緣33A和第二胎面33B。配置在該2胎面邊緣33A、33B之間的是內(nèi)胎面34和從該內(nèi)胎面沿徑向朝外伸出的許多花紋塊50。
如圖4所示，每個(gè)花紋塊50有一個(gè)徑向外表面58、第一邊緣52、第二邊緣54和夾在第一和第二邊緣之間的中心線63。每一花紋塊50一般地軸向向內(nèi)從軸向外端51延伸到軸向內(nèi)端53。
如同圖6A、6B和6C所示，從接觸印跡方向看，徑向外表面58具有多角形狀。該表面58，當(dāng)用一矩形65圍起之后，表現(xiàn)出花紋塊50的大致取向。為本發(fā)明的目的，花紋塊50的中心線63用一條中分貫通，從而中間等分矩形短邊的直線近似代表，該直線平行于矩形65長邊。
要指出的重要一點(diǎn)是，花紋塊具有至少三倍于該構(gòu)件寬度的長度，相比之下，方塊形構(gòu)件具有大于該構(gòu)件長度的1/3的寬度。本發(fā)明用的花紋塊具有至少10％輪胎斷面寬度的長度。
在軸向外和內(nèi)端面51和53之間沿中心線63的距離定義了花紋塊50的長度(1l)。
該花紋塊第一和第二邊緣52、54之間基本上垂直距離定義了塊寬(lw)。塊50的兩邊緣52、54和底胎面34之間徑向距離定義了徑向塊高(lh)。沿至少70％塊長度(ll)內(nèi)，塊寬(lw)與塊徑向高度(lh)之比小于2/3。
在如圖1-4所示本發(fā)明較好實(shí)施方案中，塊50按至少每3塊一組60布置，較好每4塊(50A、50B、50C和50D)基本互相平行的塊一組。在如圖所示的每組60內(nèi)，50A、50B、50C和50D中的每一塊基本上互相平行走向；塊50A和50D靠近胎面邊緣33A和33B；塊50B和50C位于塊50A和50D之間，塊50B和50C靠近中心平面并部分與中心平面相交。塊50B和50C長度基本相同，而塊50A和50D，如圖示，具有長度大于塊50B和50C的組合形狀。在面出的方案中，組60內(nèi)每一塊(50A、50B、50C和50D)的端面51或53系沿軸向?qū)?zhǔn)，而周向上成幾乎一條直線軌跡62。此近似直線軌跡62與中心平面夾一角α，角α為約45°?；y塊的這種角度對(duì)齊和定位保證能維持一條開放的排泥通道64，以防止泥土塞住胎面。理想地，每一塊的外表面58與相鄰塊50的外表面58之間保持至少為斷面寬度(SW)的5％，較好約10％的間隙。
如同圖中進(jìn)一步表示的，塊50構(gòu)成的組60沿輪胎面32一圈的周向重復(fù)。塊組沿塊中心點(diǎn)61的連線62，從胎面邊到胎面邊排成基本上一條直線，直線62大致與該組內(nèi)塊50的各中心線63呈垂直。如圖示，每塊的中心線63基本上(相互)平行，并同中心平面交成一銳角θ，約45°。據(jù)信，較好的是，一組60內(nèi)每個(gè)塊50具有與中心平面傾斜的中心線63，每條塊中心線63的構(gòu)成介于35°到55°之間的平均銳角。
如圖1-6A所示，較好的胎面花紋具有每組4塊(50A、50B、50C和50D)。如圖6A所示，大致貫通各中心點(diǎn)61的直線62是沿與中心平面成一角度α取向的，α約為45°，在較好的方案中，α等于48.5°。為本發(fā)明的目的，直線62被面出至少與靠近胎面邊緣33A、33B的花紋塊中心相交。另外，本發(fā)明也可以采用如圖6B所示的3塊(50A、50B和50C)，或者如圖6C所示的5塊(50A、50B、50C、50D和50E)方案。在圖6B和6C中，角α為約45°；如在圖6B中畫出的，α＝49°；在圖6C中，α＝48°。在每張圖中，每塊的中心線63大致與直線62垂直。如圖所示，每個(gè)塊50的中心點(diǎn)61被或大致被直線62貫通。
基本上互相平行的花紋塊50可以從一個(gè)胎面邊緣出發(fā)延伸，或者如同圖中給出的，從兩個(gè)邊緣出發(fā)延伸。
作為無向型的本發(fā)明輪胎20，被設(shè)計(jì)成具有靠中心線配置的花紋塊50B或者50B和50C，它們均具有兩端，每一端均帶有擴(kuò)大的花紋塊頭55。
不象由具有長條或塊的拖拉機(jī)輪胎所形成的長溝槽，本發(fā)明的胎面具有的長溝槽64與許多橫溝66相交。這些溝槽64、66為泥土在輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)被置換提供位置。此種特征大大有助于拖拉機(jī)通過泥土?xí)r的機(jī)動(dòng)性。
圖示的花紋塊50長度，與輪胎斷面寬度相對(duì)而言，比較短。這些花紋塊短于斷面寬的40％，較好短于30％，更好短于20％。此種花塊還具有較好最小長度為斷面寬的至少10％。此種較短的花紋塊50大大改進(jìn)了胎面的靈活性，且據(jù)信造成與傳統(tǒng)的長塊相比，大大減輕的對(duì)土壤壓實(shí)作用。如畫出的，一組60內(nèi)的花紋塊在形狀和長度上可以變化。而且，周向相鄰的組60可以有在長度上有變化花紋塊，以實(shí)現(xiàn)沿胎面32的可變節(jié)距花紋。
如圖6A所示，花紋塊50A、50B、50C和50D的走向是這樣的，徑向最外表面58，從一個(gè)塊的邊緣到相鄰塊最近邊緣測(cè)量，其間隙為“d”。此間隙“d”約等于最大斷面寬的至少5％，較好10％。
由于此種胎面采用了許多短花紋塊，實(shí)際上加大了花紋塊的牽引前沿剪力區(qū)，同時(shí)也增加了塊50的徑向外表面58的總面積。這種表面面積的增加使得可以得到兩個(gè)實(shí)惠。按本發(fā)明的輪胎可具有比先有技術(shù)無向輪胎較輕的重量，且花紋塊沿徑向可做得較短，同時(shí)同先有技術(shù)輪胎相比，在兩個(gè)方向上都的超卓的牽引力。
在圖7的供選方案輪胎中，表示出從每個(gè)沿中心線布置的花紋塊50B、50C的一端延伸出突臺(tái)57。突臺(tái)57的徑向高度(rh)不到花紋塊徑向高度(lh)的一半。如圖示，突臺(tái)57直伸入周向相鄰從同一胎面邊緣33A或33B伸展過來的50A之間或50B之間。盡管突臺(tái)57算作供選的，它的確起到清除污泥的作用。圖示的式樣據(jù)信有足夠的自清理能力。以至不需再附加此類作用的裝置。
雖然在附圖中未曾給出，相信，還可生產(chǎn)這樣一種輪胎，即分左、右側(cè)的輪胎，互為映象。這種方案保證，在推、拉重負(fù)荷、車胎打滑情況下，車輛仍具有與之抗衡的橫向力。使用此種輪胎便消除了車輛側(cè)向打滑的潛在危險(xiǎn)。本文給出的輪胎雖不要求這種特征，但是這一概念仍算作本發(fā)明公開的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無向充氣農(nóng)用輪胎，具有最大斷面(W)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸線、垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的中心平面、具有貼膠簾子線加強(qiáng)的胎體的殼體、在胎體上徑向向外鋪設(shè)的橡膠胎面；該胎面包括底胎面和許多胎面花紋塊；該塊具有長度為最大斷面寬度的至少10％的表面、由中分包圍該表面矩形的直線定義的中心線；該胎面具有第一和第二胎面邊緣以及小于40％的花紋塊面積；該胎面包括一種組，每組包括至少3個(gè)具有基本上互相平行的塊中心線的花紋塊；該組沿胎面一周重現(xiàn)許多次；該組從第一胎面邊緣到第二胎面邊緣沿基本上貫穿各塊中心點(diǎn)的一條直線伸展；每塊的中心線基本上互相平行并與中心平面構(gòu)成約45°的銳角θ。
2.權(quán)利要求1的無向充氣農(nóng)用輪胎，其中各組具有至少4個(gè)基本上互相平行的花紋塊。
3.權(quán)利要求1的無向充氣農(nóng)用輪胎，其中該組具有從至少一個(gè)胎面邊緣出發(fā)延伸的基本上互相平行的花紋塊。
4.權(quán)利要求1的無向充氣農(nóng)用輪胎，其中該組具有從每一胎面邊緣出發(fā)伸展的基本上互相平行的花紋塊。
5.權(quán)利要求1的無向充氣農(nóng)用輪胎，其中各組具有至少一個(gè)沿中心線布置的基本上互相平行的花紋塊，該塊插入同組的2軸向靠外側(cè)基本上互相平行的花紋塊之間；沿中心線布置的一至多個(gè)塊具有兩端，每端具有擴(kuò)大的花紋塊頭。
6.權(quán)利要求5的無向充氣農(nóng)用輪胎，其中各組具有徑向高度為lh的花紋塊；沿中心線布置的花紋塊具有從至少一端軸向朝外延伸出去的突臺(tái)；該突臺(tái)具有徑向高度小于lh的一半并沿從同一胎面邊緣延伸的2周向相鄰花紋塊之間延伸。
7.權(quán)利要求1的無向充氣農(nóng)用輪胎，其中所有花紋塊的表面與相鄰花紋塊表面間隔一個(gè)至少為最大斷面寬度10％的距離。
8.權(quán)利要求4的無向充氣農(nóng)用輪胎，其中一組中每一花紋塊具有與中心平面呈傾斜的中心線，每條塊中心線構(gòu)成一個(gè)介于35°到55°之間的銳角。
9.權(quán)利要求1的無向充氣農(nóng)用輪胎，其中大致貫穿塊中心點(diǎn)的直線與中心平面傾斜成一個(gè)約45°的角度，且該直線大致垂直于塊中心線取向。
全文摘要
披露一種具有獨(dú)特?zé)o向胎面32的充氣農(nóng)用輪胎20。胎面32具有許多花紋塊50。花紋塊50系按每至少3，較好4個(gè)花紋塊一組60布置的，各塊均有基本上互相平行的塊中心線63，組60繞胎面32一周不斷重復(fù)。組60從胎面邊緣到胎面邊緣沿一條基本上貫穿塊中心點(diǎn)61的直線62延伸。塊50A、50B、50C和50D中每一塊的中心線基本上互相平行，并與中心平面構(gòu)成一個(gè)約45°的銳角。
文檔編號(hào)B60C11/117GK1120501SQ9510703
公開日1996年4月17日 申請(qǐng)日期1995年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月20日
發(fā)明者M·L·邦科 申請(qǐng)人:固特異輪胎和橡膠公司