CN114829162A - 包括排石和防噪音突起的用于重型车辆的充气轮胎胎面 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于重型施工设备车辆的充气轮胎胎面(1)，寻求提高所述轮胎越野使用期间不使石块截留在其空隙中的能力以及减弱道路使用期间产生的噪音的能力。根据本发明，胎面(1)的至少一个纵向沟槽(6)包括纵向分布的突起(7)，并且任一突起(7)的高度H’至少等于沟槽(6)的深度H的0.9倍并且包括高度为H1、宽度为W1和厚度为T1的第一部分(71)和高度为H2、宽度为W2和厚度为T2的第二部分(72)，满足关系：H’＝H1+H2,0.6*H’<＝H2<＝0.9*H’,W2>＝0.25*W,T2<＝min(3mm；1/3*T1),W1>＝0.5*W,T1>＝H1。

Description

包括排石和防噪音突起的用于重型车辆的充气轮胎胎面
技术领域
本发明涉及用于旨在承载较重载荷并且行驶于多石地面或柏油路面的重型车辆的轮胎胎面，更具体地，涉及用于旨在从一个施工场地移动到另一个施工场地以提起较重载荷的移动式起重机类型的施工设备车辆的轮胎胎面。
背景技术
胎面包括至少一种橡胶基材料并且旨在构成轮胎的***部分并在其胎面表面与地面接触时磨损。
胎面可以通过三个维度进行定义：沿径向方向的厚度、沿横向方向的宽度和沿纵向方向的长度。当胎面与轮胎形成为一体时，由于横向方向与轮胎的旋转轴线平行，因此横向方向也称为轴向方向，由于纵向方向沿轮胎的行驶方向与轮胎的圆周相切，因此纵向方向也称为周向方向。
为了确保在发动机扭矩和制动扭矩下纵向抓地力以及横向抓地力方面的特别令人满意的性能，有必要在胎面中形成胎面花纹，所述胎面花纹是隔开相对于底面凸起的元件的切口或空隙的或多或少复杂的***。
在用于重型施工设备车辆的轮胎胎面的情况下，凸起元件通常是块体。块体是由包含在胎面表面中的接触面、底面和将接触面与底面连接的侧面界定的橡胶材料的立体物。这些块体可以布置为形成块体的纵向的排，这些排通过纵向空隙成对地隔开，所述纵向空隙也称为纵向沟槽或更简单地称为沟槽。纵向空隙具有不一定是直线的平均线，所述平均线具有在每个点处与纵向方向形成0°至45°之间的角度的切线。此外，在块体的同一纵向的排中，块体通常通过横向空隙成对地隔开。横向空隙具有不一定是直线的平均线，所述平均线具有在每个点处与横向方向形成0°至45°之间的角度的切线。因此，各个纵向和横向空隙形成隔开块体的切口的网络。
与轮胎形成为一体的胎面在几何方面通常由沿横向方向的横向宽度WT和沿径向方向的径向厚度HT表征。横向宽度WT定义为当轮胎承受标称压力和(例如由“欧洲轮胎和轮辋技术组织”或E.T.R.T.O.标准)推荐的载荷条件时，全新的轮胎的胎面与诸如柏油路面的光滑地面的的接触表面的横向宽度。按照惯例，径向厚度HT定义为在空隙中测量的对应于最大径向块体高度的最大径向深度。在用于移动式起重机类型的施工设备车辆的轮胎的情况下，例如，横向宽度WT至少等于300mm并且径向厚度HT至少等于20mm，或者甚至25mm。
用于移动式起重机类型重型车辆的轮胎的正常行驶条件通常是混合了多石地面上的越野行驶和柏油路面上的道路行驶两者。
当轮胎在多石地面上行驶时，其胎面可能在其纵向和横向空隙中并且特别是在纵向空隙和横向空隙之间的交叉区域处截留有石块。然后，这些由胎面的空隙截留的石块可能在胎面中产生穿孔，这可能会导致损坏轮胎的位于胎面的径向内侧的胎冠增强件，并且最终导致所述胎冠增强件的破损，使轮胎无法使用。在文件EP 3178669、WO 0132448和WO2009082394中已经描述了用于以合适的形状和尺寸的突起形式排出石块的装置。
当轮胎在柏油路面上以较高的速度行驶时，其胎面可能会产生噪音，特别是由于其中有在空气中传播的声波传播的纵向空隙的存在。已经在文件WO 2013171172和WO2012001031中描述了：用于减弱这些声波的装置(通常称为抗噪音装置)通常以柔性障碍物的形式在纵向空隙中形成至少部分屏障。
发明内容
发明人为自己设定的目标是改进用于混合了越野和道路使用的重型车辆的轮胎胎面，其既能够在越野使用期间不使石块截留在空隙中也能够减弱在道路使用过程中产生的噪音。
该目的已经通过用于重型车辆的轮胎胎面实现，所述胎面旨在经由胎面表面与地面接触并且包括界定橡胶块体的切口，所述橡胶块体从底面沿径向方向延伸，
-至少一个切口是纵向沟槽，其由通过沟槽底部彼此连接的两个相对的侧壁界定，并且沿纵向方向在胎面的整个长度L上延伸，
-任一纵向沟槽具有沿径向方向在胎面表面与沟槽底部之间测量的深度H和沿横向方向在胎面表面的两个侧壁之间测量的宽度W，
-至少一个纵向沟槽包括纵向分布的突起，所述突起抵靠在侧壁的一个或另一个上，不一定抵靠在同一侧壁上的两个连续的突起间隔开间距P，
-纵向沟槽的任一突起从沟槽底部径向向外延伸高度H’，所述高度H’至少等于沟槽的深度H的0.9倍，
-纵向沟槽的任一突起包括第一部分和第二部分，所述第一部分从沟槽底部径向向外延伸高度H1，从侧壁朝向纵向沟槽的内部横向延伸宽度W1并且纵向延伸厚度T1，所述第二部分从第一部分径向向外延伸高度H2，从侧壁朝向纵向沟槽的内部横向延伸宽度W2并且纵向延伸厚度T2，使得满足以下关系：
H’＝H1+H2
0.6*H’<＝H2<＝0.9*H’
W2>＝0.25*W
T2<＝min(3mm；1/3*T1)
W1>＝0.5*W
T1>＝H1。
根据本发明的胎面在至少一个纵向沟槽中基本包括纵向分布的突起，每个突起抵靠在沟槽的侧壁的一个或另一个上，并且具有抗噪音屏障和石块排出器的双重功能。当轮胎在柏油路面上行驶时，抗噪音屏障有助于减弱在纵向沟槽中传播的在空气中传播的声波。石块排出器的作用是当轮胎在多石地面上行驶时，促进截留在空隙中的石块的排出，并防止这些石块攻击沟槽底部。突起抵靠在侧壁的一个或另一个上，不一定抵靠在相同的侧壁上的两个连续的突起沿纵向方向间隔开间距P，所述间距P是所述两个突起之间的纵向距离。
为了确保这种双重功能，每个突起包括第一径向内部部分和第二径向外部部分，第一径向内部部分抵靠在沟槽底部和侧壁上，并且确保石块排出器的功能，第二径向外部部分抵靠在第一部分的径向外部和同一侧壁上，并且确保抗噪音功能。
下面描述的所有几何特征都是在全新状态下的轮胎胎面上测量的。
突起的第一部分和第二部分在几何上的特征在于沿径向方向的高度分别为H1和H2，沿横向方向的宽度分别为W1和W2，并且沿纵向方向的厚度分别为T1和T2。高度、宽度和厚度是沿相应方向测量的平均值。
根据第一基本特征，纵向沟槽的任一突起从沟槽底部径向向外延伸高度H’，所述高度H’至少等于沟槽深度H的0.9倍。突起的高度H’是第一部分的高度H1和第二部分的高度H2的总和，并且对应于突起的平均总高度，其沿横向和/或纵向方向可以是可变的。沟槽的深度H是在纵向沟槽的纵向平均面内、在胎面表面和沟槽底部的径向最内点之间测量的最大深度。突起的高度H’至少等于纵向沟槽深度H的0.9倍，这旨在确保突起在沟槽的几乎整个深度上都存在，以实现良好的抗噪音屏障效果。
第二个基本特征由不等式0.6*H’<＝H2<＝0.9*H’表示。换言之，第二部分的高度H2必须至少等于突起的总高度H’的60％且至多等于90％。低于60％，高度H2不足以确保适于减弱声波的第二部分的柔性。高于90％，第一部分的高度H1小于高度H’的10％，不足以确保对沟槽底部的保护。
第三个基本特征由不等式W2>＝0.25*W表示。换言之，第二部分的宽度W2必须至少等于沟槽的宽度W的25％。从25％开始，第一部分就足够宽，因此充分阻挡了纵向沟槽以充当抗噪音屏障。
第四个基本特征由不等式T2<＝min(3mm；1/3*T1)表示。换言之，一方面，第二部分的厚度T2必须保持小于3mm，另一方面，第二部分的厚度T2必须保持小于第一部分的厚度T1的三分之一。厚度超过3mm，第二部分变得太硬，因此在减弱噪音方面的可变形性不足。这种可变形性在石块排出器的功能方面也是有利的，因为第二柔性部分不妨碍石块在纵向沟槽中的移动性，因此不干扰石块可能的排出。此外，为了确保第二部分牢固地固定在第一部分上，第二部分的厚度T2远小于第一部分的厚度T1是有利的：厚度T1的三分之一已经估计为相关的上限。
根据第五个基本特征，必须满足不等式W1>＝0.5*W。第一部分的宽度W1必须至少等于纵向沟槽宽度W的50％，以确保突起对沟槽底部的良好的横向覆盖，从而确保其在截留在纵向沟槽中的石块方面的保护作用。
本发明的第六个也是最后一个基本特征由不等式T1>＝H1表示。第一部分的厚度T1必须至少等于其高度H1，以确保突起对沟槽底部的良好的纵向覆盖，从而确保其在截留在纵向沟槽中的石块方面的保护作用。
因此，上述基本特征的组合使得本发明所述的阶梯状突起能够有效地确保其抗噪音屏障和石块排出器的双重功能。
根据优选实施方案，纵向沟槽的突起交替地抵靠在侧壁的一个或另一个上。突起在一个侧壁和另一个侧壁上的这种交替定位意味着两个连续的突起不抵靠在同一侧壁上，而是与相对的壁接触。通过覆盖位于相对的壁上的突起，这种交替保证了纵向沟槽几乎完全封闭，因此几乎完全阻挡了声波的传播。
有利地，纵向沟槽的突起成对地间隔开间距P，所述间距P至多等于胎面的长度L的0.1倍。众所周知，当轮胎承受额定载荷和标称压力条件时，胎面与地面接触的接地面的纵向长度约为胎面长度L的0.1倍，这个条件意味着在接地面中存在至少两个突起，使接地面中的纵向沟槽封闭，从而避免在胎面和地面之间形成可能产生噪音的管道。应注意，两个连续的突起之间的间距P不一定是恒定的。
优选地，纵向沟槽的任一突起从沟槽底部径向向外延伸高度H’，所述高度H’等于沟槽深度H，这确保了在纵向沟槽的整个深度上都存在抗噪音屏障，从而最佳的减弱噪音。
有利地，第二部分纵向延伸厚度T2，所述厚度T2至少等于1mm。厚度低于1mm，抗噪音屏障变得机械强度不够。
再次有利地，第二部分从侧壁朝向纵向沟槽的内部延伸宽度W2，所述宽度W2至多等于纵向沟槽的宽度W的0.75倍。宽度超过纵向沟槽的宽度的75％，抗噪音屏障变得机械强度不够。
有利地，第一部分纵向延伸厚度T1，所述厚度T1至多等于高度H1的4倍。这个条件使得可以限制第一部分的厚度(即纵向尺寸)，并且因此限制其相对于纵向沟槽体积的体积。这使得可以限制可用空隙体积的减少，从而限制沟槽储存或排出地面上存在的任何水或泥浆的能力。
根据优选实施方案，第一部分包括与横向方向形成最多等于45°的角度的侧面。在这种情况下，第一部分为棱锥形，其中倾斜的侧面使纵向沟槽中的石块更容易移动并且因此使石块在轮胎的行驶期间更容易从胎面中排出。
在纵向沟槽包括与横向沟槽的至少一个交叉处的具体情况下，纵向沟槽与横向沟槽的任一交叉处设置有突起。具体地，纵向沟槽与横向沟槽之间的任一交叉处都是截留石块的优先区域。因此，在这个对石块的截留特别敏感的交叉处放置突起是有利的。
在前述实施方案的有利变体中，第一部分从侧壁朝向纵向沟槽的内部延伸宽度W1，所述宽度W1至多等于纵向沟槽的宽度W的2倍。在这些条件下，第一部分覆盖纵向沟槽的底部和横向沟槽的底部的一部分，因此保护这两个区域。
本发明还涉及用于重型车辆的轮胎，优选用于移动式起重机类型的重型施工设备车辆，所述轮胎包括根据上述的任一实施方案的胎面。
附图说明
本发明的特征通过示意性的图1、图2A、图2B、图2C和图3进行说明，这些图未按比例绘制：
-图1：根据本发明的胎面的一部分的俯视图，
-图2A：根据本发明的胎面的纵向沟槽的突起的立体图，
-图2B：根据本发明的胎面的纵向沟槽的突起的横截面图，
-图2C：根据本发明的胎面的纵向沟槽的突起的俯视图，
-图3：根据本发明的优选实施方案的位于纵向沟槽和横向空隙的交叉处的突起的立体图。
具体实施方式
图1是根据本发明的胎面的一部分的俯视图。用于重型车辆的轮胎胎面1包括界定橡胶块体4的切口3，所述橡胶块体4从底面5沿径向方向ZZ’延伸，所述胎面旨在经由胎面表面2与地面接触。胎面1的切口3是纵向沟槽6或横向空隙8。在示出的实施方案中，四个纵向沟槽6的每个由通过沟槽底部62彼此连接的两个相对的侧壁61界定，并且沿纵向方向XX’在胎面1的整个长度L上延伸，四个纵向沟槽6中的两个纵向沟槽6位于胎面1的中央部分，这两个纵向沟槽6的每个都包括纵向分布的突起7，所述突起7交替地抵靠在侧壁61的一个和另一个上，分别位于两个相对的侧壁61上的两个连续的突起间隔开间距P。由于在示出的示实施方案中所述突起7仅定位在纵向沟槽6和横向空隙8的交叉处，因此间距P是可变的。只有中央纵向沟槽设有突起7，由于中央部分承受最高的接触压力，因此对截留的石块最敏感。
图2A是根据本发明的胎面的纵向沟槽6的突起7的立体图。纵向沟槽6的突起7包括从位于底面5的沟槽底部62径向向外延伸并且抵靠在侧壁61上的第一部分71和从第一部分71径向向外延伸并且抵靠在侧壁61上的第二部分72。第一径向内部部分71确保石块排出器功能，第二径向外部部分72确保抗噪音功能。
图2B是根据本发明的胎面的纵向沟槽6的突起的横截面图。纵向沟槽6的突起7沿方向ZZ’从沟槽底部62径向向外延伸高度H’，所述高度H’至少等于沟槽6的深度H的0.9倍。第一部分71沿方向ZZ’从沟槽底部62径向向外延伸高度H1，并且沿方向YY’从侧壁61朝向纵向沟槽6的内部横向延伸宽度W1。第二部分72沿方向ZZ’从第一部分71径向向外延伸高度H2并且沿方向YY’从侧壁61朝向纵向沟槽6的内部横向延伸宽度W2。根据本发明，上述几何特征之间满足如下关系：H’＝H1+H2,0.6*H’<＝H2<＝0.9*H’,W2>＝0.25*W且W1>＝0.5*W。
图2C是根据本发明的胎面的纵向沟槽6的突起7的俯视图。第一部分71沿方向YY’从侧壁61朝向纵向沟槽6的内部横向延伸宽度W1并且沿方向XX’纵向延伸厚度T1。第二部分72沿方向YY’从侧壁61朝向纵向沟槽6的内部横向延伸宽度W2并且沿方向XX'纵向延伸厚度T2。根据本发明，上述几何特征之间满足如下关系：W2>＝0.25*W,T2<＝min(3mm；1/3*T1),W1>＝0.5*W且T1>＝H1。
图3是根据本发明的优选实施方案的位于纵向沟槽6和横向空隙8的交叉处的突起7的立体图。第一部分71包括与横向方向YY’形成至多等于45°的角度的侧面711。第一部分71为棱锥形，其中倾斜的侧面711使纵向沟槽中的石块更容易移动并且因此使石块在轮胎的行驶期间更容易从胎面中排出。第二抗噪音部分72具有与上述相同的特性。
发明人已经更具体地研究了本发明用于旨在安装于移动式起重机的尺寸为445/95R25的轮胎。根据ETRTO标准，当充气至9巴的压力时，这种轮胎必须能够承载6700kg的载荷。
在轮胎尺寸为445/95R25的情况下，发明人将根据本发明的轮胎与参考轮胎进行比较，本发明的轮胎包括胎面花纹具有抗噪音和石块排出器突起的胎面，所述参考轮胎包括胎面花纹与本发明的胎面花纹相同但没有抗噪音和石块排出器突起的胎面。
下面的表1示出了根据本发明的胎面的抗噪音和石块排出器突起的特性：
[表1]
Figure BDA0003697612740000081
Figure BDA0003697612740000091
研究的示例的轮胎的外径等于1471mm，其与长度L等于4621mm的展开的胎面相对应。胎面在其两个中央纵向沟槽的每一个中并且在其整个长度L上包括交替定位于纵向沟槽的相对的壁的112个抗噪音和石块排出器突起，所述112个抗噪音和石块排出器突起形成56对形成56个抗噪音屏障的突起。当所述轮胎充气至9巴的压力并承受6700kg的载荷时，其胎面的接地面对于给定的纵向沟槽包含3对突起，每对突起形成在几乎纵向沟槽的整个宽度上延伸的抗噪音屏障。
与参考轮胎相比，根据本发明的轮胎在“滑行”(“coast-by”)型的外部噪音的测试中产生低于3dB(A)的外部噪音。此外，在覆盖有校准的石块的地面上进行的行驶测试表明：根据本发明的轮胎的胎面比参考轮胎的胎面截留的石块少得多，在突起处没有截留石块的情况。
根据本发明的胎面被开发以用于承受充气压力的传统轮胎，也可以用于非充气轮胎，但也可以用于旨在装配至全地形车辆的非充气滚动组件，例如履带。

Claims (11)

1.用于重型车辆的轮胎胎面(1)，所述胎面旨在经由胎面表面(2)与地面接触并且包括界定橡胶块体(4)的切口(3)，所述橡胶块体(4)从底面(5)沿径向方向(ZZ’)延伸，
-至少一个切口(3)是纵向沟槽(6)，其由通过沟槽底部(62)彼此连接的两个相对的侧壁(61)界定，并且沿纵向方向(XX’)在胎面(1)的整个长度L上延伸，
-任一纵向沟槽(6)具有沿径向方向(ZZ’)在胎面表面(2)与沟槽底部(62)之间测量的深度H和沿横向方向(YY’)在胎面表面(2)的两个侧壁(61)之间测量的宽度W，
-至少一个纵向沟槽(6)包括纵向分布的突起(7)，所述突起(7)抵靠在侧壁(6)的一个或另一个上，不一定抵靠在同一侧壁(61)上的两个连续的突起(7)间隔开间距P，
其特征在于，纵向沟槽(6)的任一突起(7)从沟槽底部(62)径向向外延伸高度H’，所述高度H’至少等于沟槽(6)的深度H的0.9倍，其中，纵向沟槽(6)的任一突起(7)包括第一部分(71)和第二部分(72)，所述第一部分(71)从沟槽底部(62)径向向外延伸高度H1，从侧壁(61)朝向纵向沟槽(6)的内部横向延伸宽度W1并且纵向延伸厚度T1，所述第二部分(72)从第一部分(71)径向向外延伸高度H2，从侧壁(61)朝向纵向沟槽(6)的内部横向延伸宽度W2并且纵向延伸厚度T2，使得满足以下关系：
H’＝H1+H2
0.6*H’<＝H2<＝0.9*H’
W2>＝0.25*W
T2<＝min(3mm；1/3*T1)
W1>＝0.5*W
T1>＝H1。
2.根据权利要求1所述的胎面(1)，其中，纵向沟槽(6)的突起(7)交替地抵靠在侧壁(61)的一个或另一个上。
3.根据权利要求1或2所述的胎面(1)，其中，纵向沟槽(6)的突起(7)成对地间隔开间距P，所述间距P至多等于胎面(2)的长度L的0.1倍。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的胎面(1)，其中，纵向沟槽(6)的任一突起(7)从沟槽底部(62)径向向外延伸高度H’，所述高度H’等于沟槽(6)的深度H。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的胎面(1)，其中，第二部分(72)纵向延伸厚度T2，所述厚度T2至少等于1mm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的胎面(1)，其中，第二部分(72)从侧壁(61)朝向纵向沟槽(6)的内部延伸宽度W2，所述宽度W2至多等于纵向沟槽(6)的宽度W的0.75倍。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的胎面(1)，其中，第一部分(71)纵向延伸厚度T1，所述厚度T1至多等于高度H1的4倍。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的胎面(1)，其中，第一部分(71)包括与横向方向(YY’)形成最多等于45°的角度的侧面(711)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的胎面(1)，纵向沟槽(6)包括与横向沟槽(8)的至少一个交叉处，其中，纵向沟槽(6)与横向沟槽(8)的任一交叉处设置有突起(7)。
10.根据权利要求9所述的胎面(1)，其中，第一部分(71)从侧壁(61)朝向纵向沟槽(6)的内部延伸宽度W1，所述宽度W1至多等于纵向沟槽(6)的宽度W的2倍。
11.用于重型车辆的轮胎，优选用于移动式起重机类型的重型施工设备车辆，所述轮胎包括根据权利要求1至10中任一项所述的胎面(1)。
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