低纵横比卡车轮胎

摘要

一种改进的径向线网层充气卡车轮胎(10),其纵横比低于0.7,其目的是代替半拖车轴上的两个常规轮胎。这些轮胎(10)通常被称作超级单轮胎。改进的轮胎(10)具有一径向外胎表面(30),它是由三个在外胎面中心线CL各侧的曲率半径R1,R2和R3限定的。半径R1和R2在轮胎(10)内侧,而半径R3在轮胎(10)外侧,且限定了外胎面臂区的外表面(30C)。弯曲部分(30A,30B,30C)的组合,产生了极大改善轮胎(10)外胎面磨损率的大致矩形的接触斑纹。轮胎(10)的半径R2为曲率半径R1的1.3至2倍,半曲率半径R3为第一曲率半径R1的0.7至2.5倍,最好为1.0至2.5倍,臂部凸缘(25A)的侧缘(21)被倒角。

说明书

                   发明背景

本发明涉及一种径向线网层充气卡车轮胎。特别是提出一种在轮胎技术领域通常称为超级单轮胎的低纵横比轮胎的改进了的外胎面外形。

历史上于1960年中期，Goodyear Tire & Rubber Company介绍一种斜线轮胎轮胎结构，在双轴半拖车上，可用一个这种结构轮胎代替两个普通的卡车轮胎。1965年期间，英国Wolverhampton生产了这种偏置超级单轮胎。这些轮胎的磨损速率和总的耐久性较差，因此，单轮胎对两个普通轮胎成本利益由于双重配件的原因而未充分实现。

在70年代中期，Michelin介绍第一个金钢径向超级单轮胎。大约在1976年Goodyear也介绍了这种称为G165的径向轮胎。

在欧洲，德国介绍了三轴全拖车，在法国介绍了三轴半拖车。这些改变化使驱动轴载荷从传统的13吨降为11吨。三轴车辆总重(GVW)载荷被限在22吨。这就大大增加了超级单轮胎的使用。80年代中期，欧洲大陆拖拉机/半拖车和卡车/全拖车的总重从38吨增加到40吨。这种总重的变化由于需双轮胎配件使双轴半拖车从有效载荷的观点出发缺乏竞争性，结果迫使卡车运输公司的运输报表用三半轴拖车替换老式的双轴半拖车，进而增加了对超级单轮胎的需要。三轴拖车的GVW增加到24吨，而轮胎载荷从4,125公斤增加到4,500公斤。

这些载荷极限的增加自然需要进一步改进超级单轮胎的耐久性。卡车持有者和操作者明白每辆三轴拖车6个超级单轮胎和轮缘的负载比12个普通轮胎和轮缘具有明显的成本优势。超级单轮胎与轮缘组件的安装所需的劳动量也较少。当使用超级单轮胎时所带来的重量上的节约将意味着可承受更大的有效载荷，此外，宽轮胎还具有可节省燃料成本的优良的滚动阻力。

如果轮胎可设计得具有足够的外胎面耐磨损和耐久性，所有这些长处均可实现。卡车轮胎比任何其它按它们的承载能力及可用寿命里程估算的轮胎多。本发明已对该型式的轮胎的可用寿命作了有效改善，且同样提供足够的载荷能力。

过去，利用圆心位于轮胎内部的相当简单的1个或2个曲率半径描画外胎面轮廓。在像超级单轮胎的宽的低纵横比轮胎上，这种结构可能得出类似蝴蝶的足迹形状。本发明改进了这种原来不耐磨的足迹形状，而得出基本上为矩形的足迹，无蝶形外观。

                 发明概要

描述一种纵横比低于0.70的充气径向线网层卡车轮胎10。轮胎10具有外胎面20，包括两个侧壁14，16的外胎12，一层或多层径向线网层18从两个环形胎边13开始延伸并缠于其上，以及径向位于外胎面20和线网层18之间的带状加强结构15。

外胎面20具有多条周向沿伸连续的槽22，划定或限定多个外胎面凸缘25。多个外胎面凸缘25的径向外侧表面26定认为径向外胎面的表面30。外胎面20的轴向外侧边缘21邻近于外胎面的侧边23。外胎面边缘21之间距离之半被定义为外胎面20的中心线C_L。

在外胎面20的横截面中，在外胎面中心线C_L上，径向外胎面表面30具有最大直径D，而在中心线的每侧，有三个曲率半径R₁，R₂，R₃。第1曲率半径R₁其中心C₁基本上位于赤道面或中心线C_L上，并从外胎面20中心线C_L上的P₀点延伸到位于外胎面宽度之半的30％和50％之间的P₁点，定义此部份为第1径向外凸外胎面表面30A。第2曲率半径R₂其中心C₂基本上位于P₁与C₁的连线上，且从P₁点延伸到位于外胎面之半的70％和90％之间的P₂点，定义此部分为第2径向外凸外胎面表面30B。第3曲率半径R₃其中心C₃位于轮胎外，且基本上在P₂与C₂的连线上，且从P₂点延伸到外胎面边缘21，定义此部分为第3径向外凹外胎面表面30C。

第2曲率半径R₂为第1曲率半径R₁的1.3到2倍，第3曲率半径R₃是第1曲率半径R₁的0.7到2.5倍，最好是第1曲率半径R₁的1到2.5倍。第3曲率半径R₃是第2曲率半径R₂的0.7到1.5倍。曲率半径R₁在500和700毫米之间。曲率半径R₃在450和1000毫米之间，最好在700和1000毫米之间。P₁点位于外胎面宽度之半的约40％处，而P₂点位于外胎面宽度之半的约80％处。

在该优先实施例轮胎10中，至少有4条周向延伸槽22。带状加强结构15由四层带15A，15B，15C和15D组成，径向最里层带15A是对分带。四层带相对赤道面均相应有倾斜度，从径向最里层带15A开始，分别大约为55°右，21°右，21°左和21°左。与外胎面边缘21相邻的肩部凸缘被例角。与肩部边缘21相邻的侧壁部分24，在横截面中由长度为20到100毫米之间的第4曲率半径R₄确定，其中心C₄位于轮胎10之外，最好的轮胎其R₄为50毫米。

                 附图简述

图1为本发明的优先实施例轮胎10的横截面视图。

图1A为更详细地表示外胎面轮廓特征的图1的横截面视图的放大部分的轮廓。

图1B为表示本发明优选轮胎的半径起点和半径相交点的图1A的外胎面轮廓的缩小部分的视图。

图2为呈现蝶形的先有技术径向轮胎的超级单轮胎足迹的示例图；

图3为图1的优选实施例轮胎10的足迹的示例图。

                 定义

“填充胶条”(Apex)意指位于径向胎边心上方和线网层与翻卷的线网层之间的弹性体。

“纵横比”意指截面高与截面宽之比。

“胎边”意指由被线网层软线包围并成形的环形抗拉元件组成的轮胎零件，带或不带其它加强件，如橡皮蹼(flipper)，薄片，填充胶条，焊缝边缘护板(toe guaid)和胎圈包布(chafer)，与设计轮缘相匹配。

“带状构件”或“加强带”意指至少两层环形层或平行软线股，织物或无纺布，铺在外胎面下，未与胎边固定，并且相对轮胎的赤道面具有从17°到27°之间的左、右绳织角。

“外胎”意指胎体，带结构，胎边，侧壁及所有除外胎面和外底胎面以外的所有其它组件。外胎可以是配有新外胎面的新的，非硫化橡胶或预先硫化的橡胶。

“胎圈包布”是包在胎边外保护绳织线网层不从轮缘脱离，挠曲地分布在轮缘上并使轮胎密封的窄条材料。

“周向”意指沿与轴向正交的环形外胎面表面周边延伸的线或方向。

“绳”意指一种组成轮胎线网层的加强股线。

“侧向”意指轴向。

“线网层”意指涂有橡胶的平行绳织的连续层。

“径向的”和“径向地”意指径向地面向或背离轮胎的转轴线。

“径向线网层轮胎”意指将从胎边延伸到胎边的线网层绳以相对于轮胎赤道面成65°和90°范围的编织角铺设在其内的束带的或周向限制的充气轮胎。

“横截面高度”意指在轮胎的赤道面上从轮缘的名义直径到轮胎外径的径向距离。

“横截面宽度”意指当轮胎以额定压力充气24小时时或以后，不加载，平行于轮胎轴线的轮胎侧壁外部之间最大的线性距离，包括由于标签，装饰品或防护带所引起的侧壁的增加在内。

“肩部”意指恰好在外胎面边缘下方的侧壁上部分，外胎面肩部或肩部凸缘意指肩部附近的外胎面部分。

“侧壁”意指外胎面与胎边之间的轮胎部分。

“外胎面”意指在额定的充气和载荷下，轮胎与路面相接触的那部分。

                优先实施例详述

参考图1，描绘了优先用于卡车拖车的自由滚动轴的充气径向轮胎10的横截面。

轮胎10具有外胎面20和外胎12。外胎12有两个侧壁14，16，一层或多层径向线网层18从两个环形胎边13开始延伸并缠于其上，以及径向位于外胎面20与线网层18之间的带状加强结构15。

线网层18和带状加强结构15都是绳织的加强弹性材料，绳最好是细钢丝，而弹性材料最好为硫化橡胶。同样，环形胎边13也用钢丝缠成一捆称为轮胎心。

内衬19最好为卤丁基橡胶成分，当轮胎10充气时，形成内有气压的多少不透气的内腔。

本发明优先实施例的外胎12，如图1所示，使用一个带六角形轮胎心的胎边13，在胎边13的径向上方有一个弹性材料的填充胶条61。在胎边区域的线网层卷边18A橡皮蹼67，薄片62，胶接和编织的胎圈包布64，65，树胶带66和弹性材料的楔形物63进行加固。

如图所示，本实施例轮胎的带状构件有4层加强带15A，15B，15C和15D。径向最里的一层或带15A分为两个轴向间隔件，每半个外胎面上有一个。此带层15A通常被称为对分带。绳相对于对分带另件15A以55°右倾斜。其余的带15B，15C和15D相对赤道面的绳的倾斜度分别为21°右，21°左和21°左。

此外，带状加强结构15还包括橡胶材料制的树胶带75与在外胎面侧缘附近带层15侧向末端的多层弹性材料带或楔形物72。虽然不要求实地应用本发明的思想，然而这些特征是作为应用于这些优先实施例的特征而公开的。

外胎面20有多条周向连续的槽22，在外胎面侧向端部有一对倒角面24，有多块外胎面凸缘25，包括一对肩部凸缘25A，每个肩部凸缘25A有一个倒角面24。按该优先实施例，示于图1的轮胎至少有4条周向延伸槽22，更优先的轮胎10有5条这种周向槽22。根据外胎面的宽度和其它设计考虑可采用或多或少的槽数。

如图1所示，周向连续环形倒角面24接近每个侧缘21。当轮胎是新的时候，在静载荷及额定载荷驱动情况下，肩部凸缘25的径向向内延伸的倒角面24是不与路面接触的。因此新轮胎的足迹接触宽度比轮胎外胎面20被磨损后的足迹较窄。可以相信，倒角面24有易于外胎面磨损均匀。当肩部凸缘25A磨损时，凸缘深度降低并使肩部凸缘25A变得更具刚性。加之，凸缘25A实际变宽，可承受更大的载荷。这就意味着，当轮胎10磨损时，外胎面的磨损速率实际上减慢了，或由于这一独特的特征而推迟了。此特征若与实际增加肩部凸缘25A的深度的独特外形相结合，即可使轮胎10具有好得惊人的耐磨性能。

示于图1的外胎面20的两轴向外侧缘21之间一半的距离定义为中心线C_L或胎面20的赤道面。轴向外侧缘21接近于肩部凸缘25A的外胎面侧面23，而为达到本发明的目的，侧缘21是倒角面24的径向最内缘。

多个外胎面凸缘25的径向外侧道路接触面26定义为径向外胎表面30。外胎表面30接近于该对倒角面24并在其间延伸。

如图1，1A和1B所示，径向外胎表面30在外胎面中心线处存最大的直径D，并有一不变的内曲率半径R₁，从赤道面或外胎面中心线C_L侧向向外延伸。不变的内曲率半径R₁最好小于最大直径D，且其圆心位于外胎面20的中心线C_L上。

第1曲率半径R₁，其中心C₁基本上位于赤道面上，从外胎面中心线C_L上的P₀点延伸到每个半外胎面上位于外胎面宽度之半的30％至50％之间的P₁点，故定义此部分为第1径向外凸外胎表面30A。

图1，1A和1B还表示，在位于每个半外胎面20的P₁点，径向外胎表面30的曲率有变化，其外胎表面30有第2曲率半径R₂，其中心也在轮胎之内。如图1B所示，第2曲率半径其中心C₂基本上位于P₁和C₁的连线上，从P₁延伸到外胎面宽度之半的70％至90％之间的P₂点，故定义此部分为第2径向外凸外胎表面30B，如图1A所示。

第3曲率半径R₃，其中心C₃位于轮胎外，且基本上位于P₂与C₂的连线上，并从P₂点向接近于倒角面24的外胎面边缘延伸，故定义此部分为第三径向外凹外胎表面30C。

将径向外表面30A，30B和30C结合在一起限定了如图1A所示的轮廓，其中表面30被表示为跨越所示外胎面槽22延伸的一条线。此槽22具有从表面30到槽22底延伸的径向深度。外表面30的轮廓实际上改变着外胎面厚度以实现矩形接触斑纹或足迹。如图1A所示，从点P₂轴向向外延伸的假想虚线曲率半径为R₂，而实际的外胎面轮廓具有外曲率半径R₃，并表明肩部外胎面凸缘25A的橡胶厚度已被加厚，这既提高了耐磨性又改进了足迹图形。

轮胎10的第1，第2和第3曲率半径之间最好具有一种关系，以使第2曲率半径R₂为第1曲率半径R₁的1.3到2倍，而第3曲率半径R₃则为第1曲率半径R₁的0.7到2.5倍，最好为R₁的1.0到2.5倍。第3曲率半径R₃最好为第2曲率半径R₂的0.7到1.5倍。这些半径最好是有取向的，要使外胎面轮廓的相邻段相切。这种关系按图1B所示来实现。

图1所示的轮胎10的曲率半径R₁在500和700毫米之间，而曲率半径R₃在450和1000毫米之间，最好在700和1000毫米之间。

按优选实施例的轮胎，P₁点位于外胎面宽度之半的约40％处，P₂点位于外胎面宽度之半的约80％处。

按图1的轮胎其外胎面侧面部分23邻近肩部倒角面24和由长度为20至100毫米的第4曲率半径R₄在横截面中所限定的侧缘21，其中心C₄在轮胎之外最好，轮胎10的R₄等于50毫米。

受静载荷作用的轮胎10的足迹如图3所示。由于侧缘21位于倒角面24的非接触部位，故图中用假想线表示。边缘21与该接触边缘之间的距离是倒角面24的轴向宽度。

如图所示，足迹基本上是矩形，其前沿和后沿稍微凸起。

图2表示Goodyear G159超级单轮胎足迹。

参看示于图2的该先有技术超级单轮胎的足迹，显示为蝶形，其中足迹的前沿与后沿均为凹形。这就意味着肩部凸缘先于外胎面中心部分均衡地进入足迹。同样显而易见，实际上载荷支承是不均匀的，肩部凸缘承载着不相称的载荷值。因此，这些肩部凸缘比承载较轻载荷的外胎面中心部分磨损得更快，且更不均匀。

再回来参看图3的本发明轮胎足迹，实际上，肩部凸缘25A和中心凸缘25更均衡地承载车辆载荷，结果使外胎面的磨损更均匀。

试验结果表明，按本发明的试验轮胎的可比磨损速率优越于同样尺寸和材料的该先有技术轮胎。在比较三轴拖车的磨损速率的试验中，结果表明外台面磨损改善范围为0％至28％，取愉于车轴位置和其它因素。在所有情况下，肩部凸缘25A的外观在80,000公里实际磨损后得到明显的改善。轮胎的总的耐久性也得到显著的改进，设计里程高达340,000公里，且更取决于车轴位置。