专利名称：用于土木工程机械的轮胎胎面的制作方法
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)并且基本上均勻地分布在 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Im2 (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lkm/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。
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2示出了图1中标识为II-II的剖面的横截面视图3是根据第一备选形式的胎面的一部分的透视图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6示出了图5中标识为VI-VI的剖面的剖面图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》)R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 —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观0讓。
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 5 IOOmm2 ο
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—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5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㈧和⑶标识。一个测量点㈧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。
表I
权利要求
1.用于土木工程作业车辆的轮胎胎面，该胎面具有用于接触地面的胎面表面(10)，该 胎面包括由具有周向总体定向的沟槽⑶限定的中心部分(21)，这些沟槽限定沿轴向朝向 该中心部分的外部的侧部(22)，每个侧部0 设有限定出多个块体(7)的多个横向 沟槽(6)，这些横向沟槽(6)具有最小横截面面积(ST)并且基本上均勻地分布在圆周方向 上，该胎面的特征在于，该中心部分设有在该胎面表面(10)下方横向延伸并且一直穿 过所述中心部分的多个通道(51)，每个通道(51)包括第一和第二端部(52，53)，这些 第一和第二端部通向具有周向总体定向的沟槽(3)，每个通道的至少一个端部通向该台肩 部分0 的横向沟槽(6)，并且每个通道(51)具有横截面面积(SC)，该横截面面积(SC) 至少等于其通向的横向沟槽(6)的最小横截面面积(ST)的5%。
2.根据权利要求1所述的胎面，其特征在于，该中心部分进一步包括均勻分布在 圆周方向上并与所述周向沟槽一起限定出多个块体(5)的具有横向总体定向的多个沟槽 G)，这些块体中的每一个包括位于该胎面表面(10)下方的至少两个通道(51)，每个通道 (51)通向台肩部分02)的横向沟槽(6)并通向两个周向沟槽(3)。
3.根据权利要求1或2所述的胎面，其特征在于，该中心部分的每个通道(51)的 平均线基本上延续其通向的横向沟槽(6)的平均方向，由此所述横向沟槽和所述通道的平 均方向之间的角偏移最多等于15度。
4.根据权利要求1所述的胎面，其特征在于，在成对地考虑的情况下，所述通道(15)具 有基本上交叉的定向，也就是说，两者之间的定向形成至少10°的平均角，并且一通道在其 端部(52，5；3)之一处与另一通道的一个端部相连，以使通过这些互连通道循环的空气的体 积产生连续性。
5.根据权利要求1-4之一所述的胎面，其特征在于，在以dm3表示的每单位块体体积 中，该中心部分中的通道的壁面积至少等于0. 6dm2。
6.根据权利要求1-5之一所述的胎面，其特征在于，所述通道(51)在距该胎面表面 (10) 一定距离处形成，该距离超过该胎面的中心部分的厚度的一半，以尽可能地接近 该胎冠增强层。
7.根据权利要求1-6之一所述的胎面，其特征在于，每个通道的横截面面积大于或等 于该通道通向的横向沟槽的横截面面积的20%，最多等于该通道通向的横向沟槽的横截面 面积的30%。
8.根据权利要求1-7之一所述的胎面，其特征在于，该台肩部分02)设有既通向该胎 面的外部、又通向限定台肩部分的周向沟槽(3)的多个通道(71)。
9.根据权利要求8所述的胎面，其特征在于，在该台肩部分0 中形成的通道(71)的 数量超过在中心部分中形成的通道的数量。
10.用于土木工程作业车辆的轮胎，其具有由胎冠增强层(9)沿径向在外侧从顶部覆 盖的胎体增强层(8)，该胎冠增强层本身由胎面(1)沿径向在外侧从顶部覆盖，该轮胎的特 征在于，其包括如权利要求1-9中任一项所述的胎面。
全文摘要
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％。
文档编号B60C11/03GK102036837SQ200980118216
公开日2011年4月27日 申请日期2009年5月13日 优先权日2008年5月20日
发明者D·比雅维, S·卡拉芒 申请人:米其林技术公司, 米其林研究和技术股份公司