用于土木工程机械的轮胎胎面

摘要

用于土木工程作业机械的轮胎胎面，该胎面具有设计为接触地面的滚动表面(10)，该胎面具有由具有大体周向定向的沟槽(3)限界的中心部分(21)，这些沟槽限定沿轴向朝向该中心部分(21)的外部的侧部(22)，每个侧部(22)设有限定出多个块体(7)的多个横向沟槽(6)，所述横向沟槽(6)具有最小横截面面积(ST)并且基本上均匀地分布在圆周方向上，该胎面的特征在于，该中心部分(21)设有在该滚动表面(10)下方横向延伸一直穿过所述中心部分(21)的多个通道(51)，每个通道(51)包括第一和第二端部(52，53)，所述第一和第二端部与具有周向总体定向的沟槽(3)直接连通，每个通道的至少一个端部与台肩部分(22)中的横向沟槽(6)直接连通，并且每个通道(51)具有横截面面积(SC)，该横截面面积(SC)等于或大于其连通的横向沟槽(6)的最小横截面面积(ST)的5％。

说明书

技术领域

本发明涉及用于承载非常重的负载的土木工程作业车辆的轮胎，特别涉及这种轮胎的胎面。

背景技术

土木工程作业车辆安装有轮胎，通常所述轮胎经受非常高的负载和非常大的负载变化。

这些轮胎设有胎面，与其他种类的轮胎、例如重型货车轮胎的胎面的厚度相比，该胎面包括具有非常大的厚度、呈现出很高水平迟滞性的橡胶混合物。在此非常大的厚度表示超过30mm并且可能高达120mm的厚度。

因此，行驶周期和所承受的负载的周期性变化的影响使高温出现在这些轮胎的胎面、特别是胎面的中心部分中。

在现有技术中，已知的实际应用是形成被称为通风通道的通道，这些通风通道可从一侧到另一侧一直穿过胎面(特别参见专利文献GB 1877988)；这种通道的目的是能够借助于通过所述通道循环环境空气而使胎面中产生的热能去除一些。

虽然该装置确实在一定程度上降低了胎面中的热量水平，不过仍然需要改进该装置的功效，特别是在用于土木工程作业车辆的轮胎的胎面的中心部分中的功效，其中所述轮胎的一个特定特征是它们比其他类型的轮胎的胎面厚很多。

发明内容

为此，本发明提出一种用于安装在土木工程作业车辆上的轮胎的胎面。具有总厚度E的胎面具有用于与地面接触的胎面表面并且包括由具有周向总体定向的沟槽限定的中心部分，这些沟槽限定沿轴向朝向该中心部分的外部的侧部，每个侧部设有限定出多个块体的多个横向沟槽，这些横向沟槽具有最小横截面面积(ST)并且基本上均匀地分布在圆周方向上。

该胎面的特征在于，该中心部分设有在胎面表面下方横向延伸并一直穿过所述中心部分的多个通道，每个通道包括第一和第二端部，这些第一和第二端部通向具有周向总体定向的沟槽，至少一个端部通向台肩部分的横向沟槽，并且每个通道具有至少等于其通向的横向沟槽的最小横截面面积(ST)的5％的横截面面积(SC)。

优选地，每个通道的横截面大于或等于20％，并且最多等于30％。对于超过30％的值，假定胎面的中心部分的压缩刚性明显降低，可能产生材料耐性的问题。

本发明中将中心部分中的通道与作为其延续的至少一个横向沟槽连通的组合使得材料和环境空气之间的热交换明显增加。因此，存在从层流状态到湍流状态的转换，热交换系数与其初始值(通道未通过横向沟槽扩展或延伸的情形)相比增大到十倍。于是，通过限定通道的表面促使中心部分的材料内部产生的热能进行传递，这些表面受到来自横向沟槽的空气的运动的影响，这些横向沟槽起到通风筒的作用，以促使空气进入通道。

为了确保根据本发明的胎面的中心部分的通风效果足够持久，通道形成在距胎面表面一定距离处，该距离超过中心部分的厚度的一半。

优选地，该中心部分的每个通道的平均线(等分线或中线)基本上延续其通向的横向沟槽的平均方向。在此“基本上延续”表示横向沟槽的平均方向与相关通道的平均方向之间的角偏移最多等于15度。

在本发明的优选备选形式中，当成对地考虑时，形成在胎面的中心部分中的通道具有至少一个公共端部，也就是说，通过一个端部将每个通道与至少一个其他通道的端部相连。

在该优选备选形式中，本发明提供一种用于土木工程车辆的轮胎，该轮胎设有胎面，该胎面具有总厚度E并且具有用于接触地面的胎面表面，该胎面包括由具有周向定向的沟槽限定的中心部分，这些沟槽沿轴向向外限定侧部，每个侧部设有限定出多个块体的多个横向沟槽。

该中心部分设有在该胎面表面下方横向延伸的多个通道，每个通道具有横截面，每个通道一直穿过中心部分，以通向具有周向定向的两个沟槽。

该胎面的特征在于，当成对地考虑时，该通道具有基本上交叉的定向，即它们之间的定向形成至少10°的平均角，并且一通道在其一个端部与另一通道的一个端部相连，每个通道的至少一个端部通向穿过该胎面的侧部的横向沟槽。

由于这些优选情形，因为形成连续的通道网络，增加了通过所述通道的空气循环，由该中心部分中的通道提供的通风效果(每个通道的直径至少等于所述通道通向的横向沟槽的横截面的5％时出现湍流)进一步改善。

优选地，无论考虑何种备选形式，每个通道的横截面大于或等于穿过该胎面的侧部的横向沟槽的横截面的20％，且最多等于穿过该胎面的侧部的横向沟槽的横截面的30％。

已经发现，每单位体积(以m³-立方米表示)需要形成的通道面积-即通道壁的表面积-优选需要大于1m²(平方米)，以获得充分的热增益。在此充分的热增益表示中心部分内的通风效果允许行驶速度增加1km/h，这对于安装到土木工程作业车辆上的轮胎尤其有利。优选地，以m³表示的每单位体积的热交换表面积至少等于4m²。还注意到，对于相同的壁面积，更有利的是具有大的通道横截面(例如，两个12mm直径的通道比三个8mm直径的通道更有效)。

当然，与所考虑的根据本发明的备选形式无关，可能并且均可行的是通过在除了中心部分中设置的通道之外还在台肩部分中设置通道来降低整个胎面、特别是侧部的热量水平。这些通道既通向胎面的外部、又通向周向定向的沟槽。

根据本发明的胎面的备选形式特别用于装备具有由胎冠增强层沿径向向外从顶部覆盖的胎体增强层的轮胎，所述胎冠增强层本身由根据本发明的胎面沿径向向外从顶部覆盖。

附图说明

根据下文中参考附图给出的描述，本发明的其他特征和优势将显而易见，附图以非限制性实施例的方式示出了本发明主题实施例的替换方式。

图1示出了根据本发明的第一备选形式的轮胎的胎面的表面视图；

图2示出了图1中标识为II-II的剖面的横截面视图；

图3是根据第一备选形式的胎面的一部分的透视图；

图4示出了用于根据本发明的胎面的通风通道横截面的可选形状；

图5示出了根据本发明的第二备选形式的轮胎的胎面的表面视图；

图6示出了图5中标识为VI-VI的剖面的剖面图；

图7示出了根据本发明的胎面的第三备选形式。

为了使接下来的附图的描述更容易理解，相同的参考符号用于表示从功能角度来说具有相同或相似结构的元件。

具体实施方式

在根据本发明的备选形式的描述和对比测试中所使用的轮胎的尺寸是40.00R57。

图1是根据本发明的胎面1的胎面表面10(在行驶期间将与地面接触的表面)的局部视图，其被应用到名称为XDR的市场上可售的胎面花纹设计中，图1示出了三个不同部分：由具有周向总体定向的两个沟槽3轴向限定的中心部分21以及在其每一侧的台肩部分22，该中心部分21还设有波浪状的、具有横向总体定向(也就是说，基本上沿该轮胎转动的轴向方向定向)的沟槽4。这些横向沟槽4与周向沟槽3一起限定出非常厚的实心块体5。

对于所述尺寸，胎面的总宽度为975mm。

中心部分的宽度基本上等于280mm。

对于75mm的深度，周向沟槽的平均宽度为11mm。

该中心部分21的横向沟槽4具有8mm的平均宽度、77mm的深度和在这种情况下等于616mm²的最小横截面面积(ST)。

在该中心部分21的每一侧沿轴向具有台肩部分22，每个台肩部分设有横向沟槽6，这些横向沟槽具有弯曲的总体形状并且朝向胎面的外部(也就是说，在沿着轴向远离中心部分的方向上)加宽。横向沟槽6具有60mm的最小宽度和85mm的深度(在轴向最内部的点、即胎面的最中心部分处测量)。当在与限定这些沟槽的壁垂直的平面中的横截面中观察时，台肩部分中的这些横向沟槽具有最小横截面，该最小横截面的面积基本上等于5100mm²。

这些横向沟槽6限定出相对于该中心部分21的块体5周向偏移的多个块体7。此外，台肩部分22相对于彼此如此定向，以使得胎面的设计是非方向性的。在此，如果胎面设计被称为是方向性的，则意味着根据设有这种胎面的轮胎的转动方向，该设计将引起不同的负载。

根据本发明，中心部分21的块体5设有具有圆形横截面和24mm直径的多个通道51，这些通道51一直穿过这些块体5，以通向周向沟槽3。这些通道产生在沟槽深度的72％深度处(即胎面厚度的56％处)。该中心部分21的每个块体5具有这样的尺寸，以使得材料的体积基本上为7.6dm³(立方分米)。通道的平均长度为303mm，对于两个通道而言，其代表4.6dm²(平方分米)的热交换工作壁面积-该值超过每单位块体体积0.6dm^-1工作面积(也就是说，以m³表示的每单位体积超过6m²的热交换面积)。

每个通道具有横截面面积(SC)(这里等于452mm²)，即其通向的横向沟槽的最小横截面面积(ST)的8.9％(超过5％)。

此外，该中心部分21的每个通道51在其与台肩部分22的弯曲横向沟槽6相对的端部处开口。正如将注意到的那样，每个通道51的等于452mm²的横截面面积小于该通道通向的横向沟槽6的横截面面积。

除了存在如已经描述的中心部分21中的通道51之外，在每个台肩部分22上和所述台肩部分的每个块体7中设有基本上如同限定所述块体的横向沟槽那样定向的多个(在该例子中为三个)通道71。这些通道71具有降低台肩部分22的块体7中的热量水平的功能。

这些通道71具有圆形横截面形状和12mm的直径。该台肩部分22的每个块体7具有6.9dm³的体积(对于0.96dm高的块体7)。

图2是图1中标识为II-II的剖面上的横截面，示出了由胎冠增强层9沿径向在外侧从顶部覆盖的胎体增强层8，该胎冠增强层9由彼此层叠的多个增强帘布层形成。胎冠增强层9由胎面1沿径向在外侧从顶部覆盖，其胎面表面10图示在图1中。在该剖视图中，用于记录工作温度的热电偶的位置利用参考符号(A)和(B)标识。一个测量点(A)靠近胎面的中部并且尽可能地接近该胎冠增强层。第二点(B)位于该胎冠增强层的端部。记录下列使用条件下的温度：

充气压力：6巴；支撑负载：48T；速度：15和20km/h。

表I中整理的这些测量值证实在同一轮胎上进行比较的胎面的中心部分中存在的通道提供了非常有利的影响。

正如可看到的，在胎面的中心部分形成通道，利用既通向周向沟槽、又通向台肩中的至少一个横向沟槽的这些通道，能够获得明显的热增益(在中部20km/h时大约为12℃)，例如允许增加使用过程中的平均行驶速度。由于在台肩部分另外存在通道，在这些台肩部分中可以获得基本等同的工作温度增益。

图3示出了根据本发明第一备选形式的胎面的一部分的透视图。在该中心部分的块体中，通道51在其端部通向周向沟槽，并且其中一个端部还连通延续穿过台肩部分的横向沟槽。此外，台肩部分的块体设有在其端部开口的三个通道71，这些通道基本上相互平行。

为了增加中心部分21的材料与经由通道51流动的空气之间的热交换并从而在使用中获得较低的温度水平，明智的是，在不降低该中心部分的刚性的情况下使每个通道中的表面热交换面积增大。

因此，图4示出了通道51的可选的“雏菊”形横截面，该通道的轮廓511由两两彼此相交(横切)的一连串圆弧512形成。该特殊形状提供有利效果，因为热交换面积显著增大而不会在形成通道的块体的负载下引起刚性的过大减小。具体来说，由于一定体积的材料减少，热交换面积增大。所示出的形状在任何意义上均是非限制性的，并且任何其他形状也可适用于该通道。

图5示出了根据本发明的另一备选形式的胎面的胎面表面的局部视图，其应用于具有XDR2胎面花纹、尺寸为40.00R57的轮胎。第二备选形式与图1、2、3所示的本发明的第一备选形式的不同之处在于，该台肩部分的横向沟槽的设计赋予胎面方向性的特性。在该备选形式中，中心部分21中的橡胶块体5设有位于胎面表面下方的两个通道51，这些通道51中的每一个从块体5的一个侧面延伸至另一个侧面，在两个端部52，53处通向周向沟槽4。在该备选形式中采用的尺寸类似于第一备选形式中给出的尺寸，特别是，通道51呈具有24mm直径的圆柱形。此外，同一个块体5的两个通道51在其一个端部52处连接在一起，也就是说，它们通过公共开口在块体5的侧面上开口：该配置具有以下优点，即促进两个通道51之间的连续性。

如图5所示，在块体5上已经设有深度比限定中心部分21的周向沟槽4的深度小的附加周向沟槽41(在该特定例子中，附加沟槽41的深度为47mm，而主沟槽具有78.5mm的平均深度)。按照已知方式，该附加沟槽的功能是在使用中促进中心部分中的热量水平的降低。

图6示出了图5所示的备选形式中的VI-VI剖面上的横截面视图；图6清楚地示出了同一个块体5上的两个通道51，这些通道通过与台肩部分22的横向沟槽7成一直线的同一个开口连通。

由于中心部分21存在通道51和附加沟槽41，在相同工作条件下、在带有相同胎面的参考轮胎和带有根据第二备选形式的胎面的轮胎之间测量的温度清楚地示出，根据行驶速度具有10到15摄氏度的增益。

通过在胎冠增强层附近的参考点(C1，C2)使用在图5和6所示的位置处嵌入到胎面中的热电偶进行测量。在轮胎被充气到6巴的压力、48吨的负载以及15和20km/h的速度的情况下进行测量。

表II中整理的这些测量值证实在同一轮胎上进行比较的胎面的中心部分中存在的通道提供了非常有利的影响

另外，在设有在每一侧开口的三个通道的台肩部分上进行测量。这些比较测量值在表III中给出。

在根据本发明并图示于图7中的第三备选形式中，形成在胎面1的中心部分21中的通道51互连，以形成沿周向围绕轮胎之字形曲折行进的通道网络：一通道在两个端部52，53处与其他两个通道相连。因此，在中心部分中的所有通道之间具有连续性，并且这进一步提高了所述通道内的通风效果。每个通道在两个通道互连的点处通向两个周向沟槽3和两个横向沟槽6。

这里描述和示出的备选形式仅仅用于举例说明本发明的原理，而不以任何方式限制其范围。