专利名称：具有弹性体的作业机器实心轮胎的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及作业机器轮胎，尤其涉及非充气作业机器轮胎。
背景技术：
因为作业机器通常在荒芜的环境中运行且持续循环经过无负载和相对重负载，作业机器轮胎必须是耐用的且对平坦不敏感。事实上，已经发现尽管常规充气轮胎提供平稳的行驶，但充气轮胎通常没有实心轮胎耐用。但已知实心轮胎提供的行驶较不平稳。
为了提供足够的耐用性，作业机器轮胎可为非充气的，且因此，由固体和半固体制品组成。尽管非充气作业机器轮胎比充气轮胎更耐用，但是非充气轮胎通常太硬不能提供平稳的行驶且缺少与地面的接触面积以提供相对好的摩擦力。为了改善作业机器的乘坐，一些非充气轮胎包括非承压腔的径向带，或凹槽。径向带减轻了硬度并增加了轮胎的变形，因此其乘坐将比实心轮胎好。MITL在一种商标下出售一种轮胎，它简易弹性，但它仍然提供硬的乘坐，更类似于实心轮胎而不是充气轮胎。
在另一个例子中，1991年8月27日Dehasse提交的美国专利第5,042,544描述的非充气轮胎定义了凹槽径向带，使得轮胎由于负载变形并提供据推测类似于充气轮胎提供的与路面的接触面积。此外，为了更好地控制轮胎的变形性并限制凹槽的塌陷，Dehasse非充气轮胎的凹槽要求对于任何半径方向本质地不对称并彼此交叠。尽管Dehasse非充气轮胎使用凹槽以控制轮胎性能和路面运行，但Dehasse轮胎倾向具有类似于充气轮胎的重量和体积。因此，Dehasse轮胎不具有高负载、低速作业机器应用所要求的耐用性。
作业机器轮胎还受到切向力，例如刹车和摩擦力，以及与有效载荷相关的普遍变化的径向力。单个径向带空腔，尤其是那些有角的，将呈现不同的顺时针和逆时针抗扭刚度。此外，当径向负载变化时它们将具有将轮胎的外部分相对毂旋转的倾向。这种抗扭刚度偏置会导致不受欢迎的和不可预知的作业机器移动。
本发明针对克服一个或多个以上阐述的问题。
发明内容
一方面，作业机器轮胎包括弹性材料的环形本体。弹性材料的径向中间区域限定了多个非承压空腔，其分布成包括第一空腔径向带和第二空腔径向带的图形。第一空腔径向带的每个空腔相对于通过的半径正角定向，第二空腔径向带的每个空腔相对于通过的半径负角定相。在一方面，径向中间区域的材料体积大于多个非承压空腔总的空间体积的1.5倍。在另一方面，每个空腔由通过第一和第二可偏斜壁部分连接的第一和第二拱形限定。
图1是根据本发明的优选实施例的作业机器轮胎的立体图；图1a是图1的作业机器轮胎的径向外部或胎面区域的剖视图；图1b是图1的作业机器轮胎径向中间区域的立体图；图2是根据本发明的第二实施例的作业机器轮胎的立体图；图2a是图2的作业机器轮胎的径向外部或胎面区域的剖视图；图3是根据本发明的第三实施例的作业机器轮胎的立体图；图3a是图3的作业机器轮胎的径向外部或胎面区域的剖视图；图4是根据本发明的第四实施例的作业机器轮胎的立体图；图5是根据本发明的第五实施例的作业机器轮胎的局部剖开立体图；图5a是图5的作业机器轮胎一部分的图形表示；图6是根据本发明的第六实施例的作业机器轮胎的立体图；图6a是图6的作业机器轮胎的径向外部或胎面区域的剖视图；图7是根据本发明各种形状空腔的图形表示的集合；图8是示出了在径向负载下作业机器轮胎的偏斜的图形表示；图9是示出了用来比较实心和充气轮胎的作业机器轮胎偏斜与径向负载关系的曲线图。
具体实施例方式
参见图1，示出了根据本发明的优选实施例的作业机器轮胎10的立体图。尽管在六个实施例中示出的作业机器轮胎10、110、210、310、410和510是为刹车驾驶装载设备涉及的31英寸直径轮胎，但本领域的技术人员将理解，本发明考虑了可用于其它各种作业机器、较佳地用于小型作业机器，如小轮装载设备、挖掘装载设备且可能是卡车，但也适合其它更大的作业机器的各种尺寸的轮胎。作业机器轮胎10包括弹性材料的环形本体11。尽管环形本体11可由各种弹性材料制成，所示的环形本体11由任何本领域已知适于轮胎变形的橡胶制成。例如，轮胎10可由天然橡胶或在100％延长时具有1Mpa到6Mpa之间杨氏模量的天然/合成混合橡胶模制而成。
对于所示的优选实施例，使用约2.75Mpa的100％弹性模量。也可使用完全合成的人造橡胶，如聚亚安酯。环形本体11包括径向中间区域12、以及较佳地径向外部区域13和径向内部区域14，两者都邻近径向中间区域12。径向内部区域14以常规方式，如通过直接结合连在轮毂上，且轮子连接在作业机器上。径向外部区域包括胎面。
径向外部区域13和径向内部区域14较佳地但不是必要的，没有空腔，且径向中间区域12限定多个非承压空腔15，其分布方式包括第一空腔径向带16和第二空腔径向带17。两带可重叠或不重叠，取决于具体应用所要求的性质。如图所示，空腔15在各径向带16和17整个平均间隔。第一空腔径向带16中的各空腔相对于通过的半径正角定向，且第二空腔径向带17中的各空腔相对于通过的半径负角定向。第一和第二空腔径向带16和17以相反角度定向是为了抵消或减少每个径向空腔带16和17产生的抗扭刚度偏置。没有第一径向空腔带16抵消第二空腔带17的抗扭刚度偏置，反之亦然，当与相反方向相比，作业机器轮胎10向前方向的切向力可能引起作业机器轮胎10的外部相对于内部的显著地不同程度的旋转。这能引起加速、停止、牵引、推动、挖掘、或任何其它能在轮胎上产生切向力的操作循环时不可预知的作业机器运动。在所示优选实施例中，相对于穿过空腔中心的半径线正角是63°且负角是52°。但是本技术领域的技术人员会理解，正角和负角可以变化，且根据各种因素，包括但不限于第一和第二径向带内空腔的尺寸和形状来确定。此外，尽管第一径向带16的正角较佳地不同于第二径向带的负角，本技术领域的技术人员会理解，正角和负角可以相同。但如果这样第一径向带内的空腔的形状和/或尺寸和/或数量可能需要与第二径向带内的空腔的形状和/或尺寸和/或数量不同以产生类似的性能。在定标时，空腔的数量较佳地与轮胎直径成比例。
作业机器轮胎10包括少于50个的非承压空腔15。在图1所示的实施例中，作业机器轮胎10包括40个非承压空腔15，每个第一和第二径向带16和17具有20个承压空腔。较佳地，多个空腔14中的每个非承压空腔具有平行于轮胎旋转轴线18的对称轴线。尽管多个非承压空腔15较佳地具有统一的形状和体积，应当理解，第一空腔径向带可具有与第二空腔径向带不同的形状。例如，如果第一和第二径向带以类似的正角和负角定向，第一径向带的形状和/或尺寸可能不同于第二径向带的形状和/或尺寸。尽管本发明考虑了各种形状的空腔，所示的同一形状包括具有周界25的截面形状，所述周界包括一对被一堆拱形25b分开的一对直壁部分25a。截面形状的长度和宽度可根据不同的因素，包括但不限于所要求的总空间体积而变化。在优选实施例中，所示空腔15的长度约2.3英寸，宽度约0.9英寸，如果延伸轮胎宽度的一半深度约4.9英寸，但如果延伸整个轮胎宽度可以是9.8英寸。
参见图1a，示出了作业机器轮胎10的径向外部区域13的剖视图。径向外部区域13包括暴露的不接触路面的具有深度22的胎面花纹21，所述深度是胎面21的底面23和顶部24之间的距离。图1a和其它图中的类似图示出了对观察者的侧面轮廓和顶部的理论交线；它可能不能反映轮胎上的最大直径位置。尽管由于摩擦和磨损目的最大胎面深度是要求的，但胎面深度22受到轮胎10的前面要求直径的限制。本技术领域的技术人员会理解，在外部空腔径向带(如图1a所示为第二空腔径向带17)和轮胎外径之间的材料体积越大，胎面深度22可能越大。因此，为了在增加胎面深度时保持作业机器轮胎的直径，空腔的图案可做得更紧凑或者限制空腔数量，其反过来可影响轮胎在负载下的所要求的硬度和橡胶张力。因此，胎面深度22通常在轮胎10所要求的摩擦力、硬度和橡胶张力之间折衷。较佳地，在用于刹车驾驶装载设备的31英寸轮胎所有实施例中，不接触路面胎面花纹21的深度是至少一英寸。在图1a所示的优选实施例中，不接触路面胎面是1.74英寸深。本技术领域的技术人员会理解，不接触路面胎面21对于作业机器轮胎10在不接触路面环境的操作中应当是足够的。
参见图1b，示出了作业机器轮胎10的径向中间区域12的立体图。径向中间区域12包括材料体积，且多个非承压空腔15具有总的空间体积。为了本发明的目的，径向中间区域由与内部空腔带16相切的内径限制，且由与外部空腔带17相切的外径限制。尽管材料体积相对总空间体积的比例可以变化，但材料体积大于多个非承压空腔15总空间体积的1.5倍。在轮胎的较佳形式中，中间径向区域12的材料体积约为总空间体积的两倍。本技术领域的技术人员会理解轮胎10内的空腔15减轻了轮胎10的硬度以为操作员提供负载和作业机器偏斜和相对平稳的形式。此外，空腔15允许材料通过弯曲，而不是通过纯压力或拉力偏斜，由此限制当允许基本偏斜时的材料张力。但是，作业机器轮胎10必须包括足够的材料来承载作业机器经受的负载。因此，材料体积相对总空间体积比例的确定是各种已知因素，包括但不限于所要求的硬度和张力以及作业机器轮胎的耐用性的折衷。
参见图2，示出了根据本发明的第二实施例作业机器轮胎110的立体图。第二实施例的作业机器轮胎110类似于优选实施例的作业机器轮胎10，除了作业机器轮胎110的材料体积相对总空间体积比例大于优选实施例的材料体积相对总空间体积比例。径向中间区域112的材料体积大于多个非承压空腔115的总空间体积的2.1倍(仍约两倍)。由于两作业机器轮胎10和110各自相应的第一和第二径向带16、116和17、117包括20个空腔，因为多个空腔115的每个空腔尺寸较小，材料体积相对总空间体积比例较大。在所示第二实施例中，多个空腔115的各空腔包括2.2英寸的长度、0.9英寸的宽度和半穿通的4.9英寸的深度(如果穿通轮胎的全部宽度为9.8英寸)。
参见图2a，示出了图2的作业机器轮胎110的径向外部区域113的剖视图。类似于优选实施例，径向外部区域113包括暴露的不接触路面的具有深度122的胎面花纹121，所述深度是胎面121的底面123和顶部124之间的距离。但图1的不接触路面胎面花纹21的深度22是1.74英寸，而第二实施例不接触路面胎面花纹121的深度122是1.98英寸。由于第二实施例包括较大的材料体积相对空间体积比例，作业机器轮胎10可比优选实施例支撑更厚的不接触路面胎面121。但是，材料体积相对空间体积比例越高可能引起硬度增加，可影响作业机器形式的平稳性。
参见图3，示出了根据本发明第三实施例的作业机器轮胎210。作业机器轮胎210类似于优选和第二实施例的作业机器轮胎10和110，除了作业机器轮胎210的材料体积相对总空间体积比例小于优选和第二实施例的材料体积相对总空间体积比例。作业机器轮胎210的径向中间区域212包括大于多个非承压空腔215的总空间体积的1.8倍(仍约两倍)的材料体积。多个空腔215的各空腔包括2.3英寸的长度、1.1英寸的宽度和半穿通的4.9英寸的深度(如果穿通轮胎的全部宽度为9.8英寸)。
参见图3a，示出了图3的作业机器轮胎210的径向外部区域213的剖视图。类似于优选和第二实施例，径向外部区域213包括暴露的不接触路面的具有深度222的胎面花纹221，所述深度是胎面221的底面223和顶部224之间的距离。胎面221的深度222是1.54英寸。由于作业机器轮胎210的材料体积相对空间体积比例小于第一和第二实施例，轮胎210包括较薄的胎面221，但很可能提供更平稳的行驶。
参见图4，示出了根据本发明第四实施例的作业机器轮胎310。同其它实施例一样，作业机器轮胎310包括环形本体311，所述环形本体包括邻近较佳地没有空腔的径向内部区域14和较佳地没有空腔的径向外部区域313的径向中间区域312。径向中间区域312限定多个非承压空腔315，所述空腔包括相对通过的半径正角定向的第一空腔径向带316和相对通过的半径负角定向的第二空腔径向带317。但第一、第二和第三实施例的轮胎10、110和210的每个径向带16、116、216和17、117、217包括20个空腔，而作业机器310在每个第一和第二径向带316和317限定18个空腔，在多个空腔315中共有36个空腔。此外，径向中间区域312的材料体积大于多个非承压空腔315的总空间体积的2.6倍。
参见图5，示出了根据本发明的第五实施例的作业机器轮胎410的局部剖开一定角度视图。作业机器轮胎410包括环形本体411，所述环形本体包括邻近较佳地没有空腔的径内部区域14和较佳地没有空腔的径向外部区域413的径向中间区域412。径向中间区域412限定多个非承压空腔415，所述空腔包括相对通过的半径正角定向的第一空腔径向带416和相对通过的半径负角定向的第二空腔径向带417。作业机器410在每个第一和第二径向带416和417限定24个空腔，在多个空腔415中共有48个空腔。此外，径向中间区域412的材料体积大于多个非承压空腔415的总空间体积的2.1倍。尽管本发明的任何实施例可包括用于至少一部分空腔的阻挡物，所示作业机器轮胎410包括将非承压空腔415与环绕轮胎410的空间分开的至少一个阻挡物27。阻挡物27防止碎片进入空腔415并影响轮胎410的性能。本发明考虑了阻挡物27由各种材料，包括但不限于空腔上方的薄屏或橡胶层，或可能用橡胶海绵填充空腔组成。因此，阻挡物27可插入空腔415或覆盖空腔415的开口。本技术领域的技术人员会理解，可选择阻挡物27的材料以改变轮胎410的偏斜率，或不影响轮胎410的性能。
参见图5a，示出了通过图5的作业机器轮胎410一部分的图形表示。尽管本发明考虑了延伸穿过径向中间区域412宽度的非承压空腔，所示非承压空腔415延伸约轮胎410宽度431的一半。第一空腔径向带416包括内部空腔带416a和相对于围绕旋转轴线18的内部空腔带416a异相的外部空腔带416b。类似地，第二空腔径向带417包括内部空腔带417a和相对于围绕旋转轴线18的内部空腔带417a异相的外部空腔带417b。因此，空腔415平均分布在轮胎410的整个径向中间区域412以提供轮胎410在整个360°旋转的统一性能。较佳地，多个空腔415的每个空腔包括邻近轮胎410宽度431中部的锥形端部426。空腔415的锥形端部426使得在生产时易于从弹性材料移除模制内芯以形成空腔415。锥形可赋予轮胎不同的弹性率，且可用于配合在轮胎上分布的压力，即使轮胎中部承载更多负载。
现参见图6和6a，示出了根据本发明又另一个实施例的作业机器轮胎510。像前述其它轮胎一样，轮胎510包括径向内部区域14，包括多个非承压空腔515的径向中间区域512和包括胎面的径向外部区域513。在该实施例中，胎面具有约1.37英寸的深度522。该实施例类似于前述一些实施例，每个空腔径向带516和517各包括20个空腔。同样，该实施例不同于先前实施例，中间区域412的材料体积相对总空间体积比例是1.6，仍然约2倍。
参见表1，示出了用于六个实施例作业机器轮胎10、110、210、310、410和510几何尺寸的数据总结。每个作业机器轮胎10、110、210、310、410和510制成用于刹车驾驶装载设备的31英寸直径。
表1
但是，为了提供所要求的硬度和橡胶张力，同时还能够支撑足够的胎面深度，空腔的数量和尺寸可在所示实施例中变化。但是，第五实施例的操作轮胎410可要求最薄的胎面，它可具有接近充气轮胎的硬度。对于实施例1、2、3和6每排具有20个空腔，增加材料体积相对总空间体积比例而增加径向硬度并还使得涉及承载更大的胎面深度。减少孔的数量到每排18个空腔，如第四实施例所示，或者增加空腔数量到每排24个空腔，如第五实施例所示，改变了材料相对空间比例、轮胎硬度、弹性张力、以及胎面深度。这些实施例具有更大的材料相对空间比例，但它们较长的空腔、径向布置、和有角定向联合提供更小的径向硬度。可是应当注意，它们没有最优化最大胎面孔眼深度。
参见图7，示出了根据本发明作业机器轮胎的各种形状空腔的图形表示的集合。所示实施例的作业机器轮胎10、110、210、310、410和510包括多个空腔15、115、215、315、415和515，所述空腔包括具有被一对对称拱形25b、125b、225b、325b、425b隔开的一对直偏斜壁部分25a、125a、225a、325a、425a的优选截面形状。但本发明考虑了使用各种其它空腔形状，所有这些包括被一对拱形分开的一对可偏斜壁部分，包括但不限于图7中所示的那些。此外，本发明考虑了包括不统一空腔的作业机器轮胎。本技术领域的技术人员会理解，空腔形状的各种组合可提供作业机器轮胎所要求的硬度、扭矩抵消和耐用性。因此，图7仅呈现了一部分适于作业机器轮胎的空腔形状。
参见图8，示出了在径向负载下作业机器轮胎的偏斜的图形表示。虚线示出了弹性体材料内的等张力轮廓，轮胎是根据它制成的。如图所示，最大张力出现在邻近相应空腔拱形的小区域。环绕空腔的材料主要通过每个空腔的可偏斜壁朝向彼此弯曲，而每个空腔相对端变形以适应壁部分的偏斜来吸收径向负载。这与其它实心轮胎通过轮胎材料的纯压力或拉力承载负载形成对比。因此，当最小化材料张力时轮胎偏斜。作业机器轮胎可包括渐进的弹性、或偏斜率，意思是在较高径向负载时硬度大于在较低径向负载时。这有助于轮胎支承负载而不在相对高的径向负载时使空腔塌陷。但是，当轮胎过载时，空腔可塌陷使得两壁部分彼此接触，且径向负载将通过橡胶与橡胶接触而被吸收来为给定的轮胎张力设置最大张力上限。例如，对于优选实施例的作业机器轮胎10，空腔15在约6000磅时发生过载保护塌陷。较佳地，对特定轮胎、作业机器和应用，空腔在预期负载范围内不塌陷。
参见图9，示出了按照本公开作业机器轮胎的偏斜(D)与径向负载(L)关系的曲线图。偏斜(D)沿x轴线以英寸表示，且径向负载(L)沿y轴线以磅示出。曲线向上的凹度表示优选的渐进弹性率。作业机器轮胎10较佳地包括在约每1000磅，至少4000磅负载0.3英寸的刹车驾驶实例中的平均偏斜率28。常规实心、非充气轮胎的偏斜率29是约每1000磅0.5英寸。尽管常规充气轮胎的偏斜率30大于作业机器轮胎的偏斜率28，但作业机器轮胎10的偏斜率28更接近于充气轮胎的偏斜率30而不是实心轮胎的偏斜率29。
工业应用参见图1-9和表1，本发明的操作将对优选实施例的作业机器轮胎10进行讨论。但本技术领域的技术人员会理解本发明的操作类似于各实施例示出的作业机器轮胎10、110、210、310、410和510。此外，尽管本发明的操作将对于用于刹车驾驶装载设备的31英寸直径的作业机器轮胎10进行讨论，本技术领域的技术人员会理解，本发明的操作类似于用于各种作业机器的各种尺寸的作业机器轮胎。
尽管非承压空腔的实际数量、体积、形状和角度可能在不同作业机器应用的不同尺寸轮胎中变化，在本发明的每个示出形式，材料体积大于总空间体积的1.5倍，且第一空腔径向带16、116、216、316、416和516相对通过的半径正角定向且第二空腔径向带17、117、217、317、417和517相对通过的半径负角定向。
在刹车驾驶装载设备的正常操作中，作业机器轮胎10将经受预期范围的径向负载。在该范围的径向负载下，多个空腔15周围的材料主要通过弯曲，而不是通过纯压力或拉力来吸收径向负载，由此保持材料上相对低的最大张力。
通过弯曲限定空腔15的材料作业机器轮胎10的偏斜会引起与底面更大的接触面积，它提供了增加的摩擦力。由于在作业机器正常操作时空腔15周围的弯曲，作业机器轮胎10将具有与充气轮胎而不是实心轮胎更可比的硬度，且因此，提供作业机器操作员以相对平稳的乘坐。如图9所示，作业机器10在4000磅下的偏斜率28更类似于常规充气轮胎的偏斜率30而不是常规实心轮胎的偏斜率29。
但是，在刹车驾驶装载设备的操作中，径向负载越大，材料张力越大。尽管作业机器轮胎10较佳地包括每1000磅至4000磅0.3英寸的偏斜率，作业机器轮胎10包括为作业机器轮胎和刹车驾驶装载设备提供保护的渐进的弹性率。因此作业机器轮胎10在较高径向负载下变得更硬。因为作业机器轮胎在较高负载下更硬，空腔15可在较高径向负载下保持打开。但是，在过载点，如优选实施例所示为6000磅，空腔15将塌陷，且橡胶与橡胶接触将吸收过载。塌陷将限制施加在材料上的张力。
在刹车驾驶装载设备操作时，有某种情况，如停止刹车驾驶装载设备的向前运动，这可在操作机械轮胎10上产生切向力。这些切向力也可在通常工作循环中由于挖掘、推动、牵引等的摩擦力产生。环绕空腔15的材料以相对角度定向可弯曲吸收切向力。尽管每个空腔径向带16和17将在它们的相应角度方向具有抗扭刚度偏置，在负角的第二空腔径向带17可抵消在正角的第一空腔径向带16的抗扭刚度偏置，反之亦然。因此，扭矩不会根据扭矩的切向力是否在向前方向或相反方向，将轮胎10的外部相对轮胎10的内部移动不同的量。空腔15的相对角为作业机器轮胎提供平衡的顺时针和逆时针抗扭刚度。
为了达到所要求的行驶而维持在径向负载下的耐用性和作业机器轮胎的胎面深度，可改变相对总空间体积的材料体积。在选择优选实施例时作了其它考虑，包括行驶相对充气轮胎类似程度的估计，是否有同样的侧面稳定性(即不比充气轮胎差)，浮动和摩擦力是否接近充气轮胎。其它考虑包括最大化抗扭刚度、最小化弹性张力和最后，最大化空腔塌陷时的径向负载。尽管本发明考虑的所有作业机器轮胎具有的材料体积相对空间体积比例大于1.5，在优选实施例中用于刹车驾驶装载设备的作业机器轮胎10中，材料体积约为总空间体积的两倍。
如表1所示，可通过改变空腔15的尺寸、角度和数量改变材料体积相对总的空间体积。例如，第一、第二和第三实施例的作业机器轮胎10、110、210具有不同的材料体积相对总空间体积比例，因为空腔15、115、215的尺寸而不是数量在作业机器轮胎10、110和210中不同。尽管要求相对低的硬度，硬度和张力的增加受到正常操作径向负载和所要求的胎面深度的限制。正常操作负载越大，需要的材料体积相对总空间体积比例越大。硬度的下降受到所要求的胎面深度的限制。尽管由于摩擦和磨损要求胎面的最大深度，胎面越深，需要的外部空腔带和轮胎外径之间的径向面积越大。因此，为了使轮胎包括相对深的胎面，空腔可能需要减小尺寸或者彼此更加紧凑。在优选实施例中，胎面21的深度22是1.74英寸。综上所述，这通常是一个目标以最大化胎面深度而同时保持相对低的硬度和材料张力。
此外，本技术领域的技术人员会理解，本发明考虑了通过相对的空腔径向带用于限制抗扭刚度偏置的各种方法。在优选实施例中，空腔径向带16和17相对角度不同，相对穿过空腔中心的径向线为63°正角和52°负角，但多个空腔15中的每个空腔具有统一的形状和尺寸，其可包括一锥形。每个空腔15具有由宽度约0.9英寸的弯曲部分或拱形15b分开的直部分或可偏斜壁部分15a。空腔总长度约2.3英寸。但本发明考虑了抗扭刚度偏置通过改变空腔15的角度、尺寸、数量和形状而抵消。例如，抗扭刚度偏置还可通过具有同样正角和负角的但不同尺寸和/或形状的径向带抵消。有各种为作业机器轮胎提供平衡的顺时针和逆时针抗扭刚度的形状。减少抗扭刚度偏置可防止或减少作业机器在垂直负载变化时不受控制的向前/反向移动。除了该同样因素可用于防止或降低由于向前或反向扭矩不受控制的垂直移动。还需要提供适应向前和反向扭矩同样的位移。最后，还需要当向前/反向驱动扭矩施加时在空腔周围材料中平衡张力。
本发明是有利的，因为它提供了耐用的作业机器轮胎，所述轮胎为作业机器驾驶员、作业机器和负载提供了相对平稳的乘坐。因为径向中间区域12的材料体积大于多个空腔15总空间体积的1.5倍，作业机器轮胎可提供作业机器轮胎在荒芜环境和在相对重的负载所要求的耐用性。但是，因为作业机器轮胎10限定了多个空腔15，橡胶在负载下通常可弯曲，而不是纯粹地压力或拉力。因此，作业机器轮胎10还可在更低的橡胶张力下提供更好的偏斜，产生更温和的行驶。此外，空腔径向带16和17相对相应通过的半径正角和负角定向可彼此抵消抗扭刚度偏置。因此，空腔15周围的材料可吸收作用在轮胎10上的切向力而限制在加速、减速、和由于正常工作循环的扭矩时期轮胎的外部相对于内部旋转。
本发明是有利的还因为作业机器轮胎10和作业机器受到过载保护。因为作业机器轮胎10包括渐进的偏斜率，在更高径向负载下增加的硬度使得空腔15在较高径向负载下保持打开。但当轮胎经受过载情况时，作业机器轮胎10将通过使空腔15塌陷来限制材料张力。橡胶与橡胶接触可吸收过载但这时轮胎表现为更象实心轮胎。
此外，本发明是有利的，因为可调整径向中间区域的尺寸来适应具体作业机器轮胎所要求的操作目的。在胎面深度和张力和硬度中间的折衷可通过调整材料体积相对总空间体积比例来调整。此外，可调整空腔的角度、尺寸、数量和形状来充分抵消空腔径向带的抗扭刚度偏置并产生其它已知的性能特征。
应当理解，以上说明仅用于说明目的，并不意指以任何方式限制本发明的范围。因此本技术领域的技术人员会理解，本发明的其它方面、目的和优点可从附图、说明书和所附权利要求的研究中得到。
权利要求
1.一种作业机器轮胎(10、110、210、310、410、510)，包括弹性体材料制成的环形本体(11、111、211、311、411)，所述环形本体包括径向中间区域(12、112、212、312、412、512)，其具有材料体积并限定具有总空间体积的多个非承压空腔，且多个非承压空腔分布成包括第一空腔径向带(16、116、216、316、416、516)和第二空腔径向带(17、117、217、317、417、517)的图形；所述第一空腔径向带(16、116、216、316、416、516)的每个空腔相对通过的半径正角定向；所述第二空腔径向带(17、117、217、317、417、517)的每个空腔相对通过的半径负角定向；以及所述材料体积大于所述总空间体积的1.5倍。
2.如权利要求1所述的作业机器轮胎(10、110、210、310、410、510)，其特征在于，至少至4000磅负载的情况下，具有每1000磅约0.3英寸的平均偏斜率。
3.如权利要求1所述的作业机器轮胎(10、110、210、310、410、510)，其特征在于，所述非承压空腔各具有平行于轮胎旋转轴线(18)的对称轴线；所述非承压空腔具有统一的形状和体积；以及每个所述径向带具有20个空腔。
4.如权利要求1所述的作业机器轮胎(10、110、210、310、410、510)，其特征在于，所述非承压空腔各具有带有周界(25)的截面形状，所述周界包括由一对弯曲段(25b、125b、225b、325b、425b)分开的一对平直段(25a、125a、225a、325a、425a)。
5.如权利要求1所述的作业机器轮胎(10、110、210、310、410、510)，其特征在于，包括将所述非承压空腔与轮胎周围空间分开的至少一个阻挡物(27)。
6.如权利要求1所述的作业机器轮胎(10、110、210、310、410、510)，其特征在于，所述第一空腔径向带(16、116、216、316、416、516)包括内部空腔带和围绕旋转轴线(18)相对于所述内部空腔带是异相的外部空腔带。
7.如权利要求1所述的作业机器轮胎(10、110、210、310、410、510)，其特征在于，所述材料体积约为所述总空间体积的两倍。
8.如权利要求1所述的作业机器轮胎(10、110、210、310、410、510)，其特征在于，所述环形本体(11、111、211、311、411)包括邻近所述中间区域的没有空腔的径向外部区域，所述径向外部区域包括暴露的、不接触路面的胎面花纹；以及所述不接触路面的胎面花纹具有至少1英寸的胎面深度。
9.一种轮胎，包括弹性体材料制成的环形本体(11、111、211、311、411)，所述环形体包括限定多个非承压空腔的径向中间区域(12、112、212、312、412、512)，所述多个非承压空腔分布成包括第一空腔径向带(16、116、216、316、416、516)和第二空腔径向带(17、117、217、317、417、517)的图形；所述第一空腔径向带(16、116、216、316、416、516)的每个空腔相对通过的半径正角定向；所述第二空腔径向带(17、117、217、317、417、517)的每个空腔相对通过的半径负角定向；以及所述多个空腔的每个由通过第一和第二可偏斜壁部分连接的第一和第二拱形限定。
10.如权利要求9所述的轮胎，其特征在于，所述多个空腔定尺寸和设置成使得径向负载引起所述第一和第二壁部分在邻近所述径向负载的区域朝向彼此偏斜。
全文摘要
一种作业机器轮胎(10)包括弹性材料制成的环形本体(11)，所述环形本体包括中间径向区域(12)。由中间径向区域限定多个非承压空腔且分布成包括第一空腔径向带(16)和第二空腔径向带(17)的图形。第一空腔径向带(16)的每个空腔相对通过的半径正角定向，且第二空腔径向带(17)的每个空腔相对通过的半径负角定向。中间径向区域(12)的材料体积大于多个空腔(15)总空间体积的1.5倍。
文档编号B60C7/12GK1964857SQ200580018109
公开日2007年5月16日 申请日期2005年4月11日 优先权日2004年6月9日
发明者D·J·贝克尔, E·Y·格林伯格, S·I·马修 申请人:卡特彼勒公司