CN100351108C - 不导电轮胎胎面的导电通路 - Google Patents
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Abstract
一种充气轮胎，具有一个导电的轮胎胎面(38)，该轮胎胎面限定了一个径向向内经过所述胎面基体橡胶(134)的通道(148)，该胎面基体橡胶具有较高导电率，使其给在所述轮胎中的带形层(128)提供一个导电通路。在特定的实施例中，还提供一个导电通路(146)，该通路从所述轮胎的所述带形层(124)经过一个带形缓冲部分(124)到达一个胎体部分(112)。
Description
技术领域
本发明涉及一种构成有导电轮胎胎面的充气轮胎，该导电轮胎胎面限定了一个经过具有较高电阻率的胎面基体橡胶径向向内延伸的通道，以便提供一个到达轮胎内的带形层的导电通路。在特定实施例中，本发明还提供了一个从该带形层经过一个带形缓冲部分到达轮胎中的胎体的导电通路。
背景技术
除非提供了接地通路，否则行驶的车辆可产生很高电压的静电，而出于许多原因不希望这种电荷的形成。例如，由于这种电荷的存在而对于包括无线接收机的车辆电路可具有不利的作用。电荷可产生一个在补给燃料时威胁安全的放电电压。电荷经过车辆使用者的接地，特别是进入或离开车辆时，是非常不舒服的。
在车辆上形成电荷的趋势可以通过提供一个连续的接地而消散。从前，特别是大型车辆，通过拖曳与车架连接的链子或其它电导体而提供了接地。在车辆运动时，电荷沿着该链子传导到地面。
轮胎也可以用于提供消散电荷的接地。然而，不是所有可用于轮胎结构的材料都必须是导电的。导电的橡胶组分通常由具有足够比例的导电炭黑特性的组分构成。相反，相对不导电的橡胶组分具有相对炭黑而言大比例的硅石。通常相对该炭黑增加硅石的相对比例来降低导电率。然而，炭黑颗粒的尺寸和类型以及炭黑的数量会影响导电水平。
同时，硅石基组分通常是不良的导电体，用硅石做为胎面中的加强填料可在潮湿条件下提供增加的制动能力，并且可以使该轮胎行驶阻力降低。因此，提供一个经过电绝缘胎面的导电通路的方法已经被提出。例如，参见美国专利第6220319号和美国专利第6367525号。然而，这些结构是不可接受的，其中制造者希望使用由导电材料构成的胎面。另外，如果制造者希望在轮胎其他层上而不是胎面使用不导电组分，无论是否是导电的胎面，该轮胎都不能提供接地。
发明内容
本发明的目的和优点在下文中阐明，或可以从说明中获得，或可以从本发明的实施中了解。
本发明提供了一种充气轮胎，包括：胎面胎冠橡胶，形成轮胎的胎面，所述胎面胎冠橡胶由导电橡胶材料构成；胎面基体橡胶，布置在所述胎面胎冠橡胶径向内侧，所述胎面基体橡胶是电绝缘橡胶构成；一对不导电的侧壁部分；一对胎边钢丝圈；在该对胎边钢丝圈之间延伸并绕每个所述胎边钢丝圈缠绕的胎体部分，所述胎体由第一导电材料构造而成；设置在所述胎体部分径向外侧的带形缓冲部分，所述带形缓冲部分由多个外部电绝缘部分构成，所述外部电绝缘部分由内部导电部分环向隔开；设置在所述带形缓冲部分径向外侧而从所述胎面基体橡胶径向向内设置的至少一个带形层，所述至少一个带形层由第二导电材料构造而成；其中所述胎面胎冠橡胶环还形成有从所述胎面胎冠橡胶通过所述胎面基体橡胶径向向内延伸的第一导电桥，以提供通向所述至少一个带形层的导电路径，并且所述内部导电部分是来自所述胎体和所述至少一个带形层的所述第一和第二导电材料形成，其中将其连接以在所述胎体和所述至少一个带形层之间提供电连接。
本发明还提供一种带有胎面的充气轮胎，包括：胎面部分，包括：(i)胎面胎冠橡胶，形成轮胎的胎面，所述胎面胎冠橡胶由导电橡胶材料构成；以及(ii)胎面基体橡胶，径向布置在所述胎面胎冠橡胶内侧，所述胎面胎冠橡胶形成贯穿所述胎面基体橡胶的第一导电路径；一对不导电的侧壁部分；一对胎边钢丝圈；在该对胎边钢丝圈之间延伸并绕每个所述胎边钢丝圈缠绕的胎体部分，所述胎体由第一导电材料构造而成；设置在所述胎体部分径向外侧的带形缓冲部分，所述带形缓冲部分由电绝缘材料构成，所述带形缓冲部分形成一系列环向间隔的孔；设置在所述带形缓冲部分径向外侧而从所述胎面部分径向向内设置的至少一个带形层，所述至少一个带形层由第二导电材料构造而成；其中所述第一导电路径电连接到所述至少一个带形层，并且来自所述胎体部分和所述至少一个带形层的所述第一和第二导电材料被包括在所述一系列环向间隔的孔内并连接以在所述胎体部分和所述至少一个带形层之间提供第二导电路径。
在根据本发明的一个充气轮胎示例性实施例中，提供了一个导电材料制造的胎面部分。这样的轮胎包括一对非导电的侧壁部分，一对胎边钢丝圈，和一个在该对胎边钢丝圈之间延伸并环绕每个胎边钢丝圈的胎体部分。一个带形缓冲部分由导电材料制成并设置在该胎体部分的径向外边。至少一个带形层设置在该带形缓冲层径向外边，但从该胎面部分径向向内。
该带形缓冲层包括一系列导电节段，这些导电节段在绕轮胎圆周方向上延伸。这些节段径向向内延伸，以在该带形层和该胎体部分之间提供一个导电通路。
该胎面部分可以用具有约1010欧姆或更小的放电电阻的材料构成。一系列导电节段还可以由用于该带形层的相同材料构成，可以由用于胎体部分的相同材料构成，或者由两者构成。对于该示例性实施例，该胎面部分可以用导电胎面胎冠橡胶和不导电胎面基体橡胶构成，该胎面基体橡胶位于该胎面胎冠橡胶的径向里边。在这种情况下，该胎面胎冠橡胶确定一个从该胎面胎冠橡胶经过该胎面基层材料径向向里延伸的导电桥，给该带形层提供一个导电通路。该胎面胎冠橡胶可以构成为包括一系列胎面凸块和沟槽，该沟槽具有从该胎面沟槽径向向里延伸的导电桥。
在另一实施例中，提供了一个充气轮胎，该充气轮胎具有胎面胎冠橡胶，该橡胶限定了该轮胎的胎面并由导电橡胶材料构成。一个胎面基体橡胶设置在该胎面胎冠橡胶的径向里边。该胎面基体橡胶由电绝缘材料构成。在这个实施例中，一个充气轮胎包括一对不导电侧壁部分，一对胎边钢丝圈，和一个在该对胎边钢丝圈之间延伸的胎体。该胎体环绕每个胎边钢丝圈。一个带形缓冲部分由外电绝缘部分构成，该外电绝缘部分由一个内导电部分环向隔开，该带形缓冲部分设置在该胎体径向外边。至少一个带形层设置在该带形缓冲层径向外边，但在该胎面基层材料的径向里边。该胎面胎冠橡胶还限定一个从该胎面胎冠橡胶经过该胎面基体橡胶的导电桥，给该带形层提供一个导电通路。
在另一个示例性实施例中，提供一个充气轮胎，该充气轮胎包括一个限定该轮胎胎面的胎面胎冠橡胶，该胎面胎冠橡胶由导电橡胶材料构成。一个胎面基层材料设置在该胎面胎冠橡胶的径向里边，并由电绝缘材料构成。这样一个轮胎包括一对不导电侧壁部分，一对胎边钢丝圈，和一个在该对胎边钢丝圈之间延伸并环绕每个胎边钢丝圈的胎体。一个带形缓冲部分设置在该胎体径向外边。至少一个带形层设置在该带形缓冲层径向外边，但在该胎面基层材料的径向里边。该胎面胎冠橡胶也确定一个从该胎面胎冠橡胶经过该胎面基层橡胶的第一导电路线，在该胎面胎冠橡胶和至少一个带形层之间提供电连接。
在本发明的又一个实施例中，提供了一种制造充气轮胎的方法。该方法的步骤包括提供一个在该对胎边钢丝圈之间延伸的胎体部分。该胎体环绕每个胎边钢丝圈，并由第一导电材料构成。一个带形缓冲部分在该胎体部分上面，该带形缓冲部分由一个电绝缘材料构成。一系列间隔的孔沿着该带形缓冲部分环向形成。设置至少一个带形层，该带形层设置于带形缓冲部分上的该带形缓冲部分径向外边位置上。该至少一个带形缓冲部分由一个第二导电材料构成。
一个胎面部分被挤出，并包括一个限定该轮胎胎面的胎面胎冠橡胶，该胎面胎冠橡胶由导电橡胶材料构成。一个胎面基层橡胶设置在该胎面覆盖材料的径向里边，该胎面胎冠橡胶限定了一个穿过该胎面基体橡胶延伸的第一导电通路。
该胎面部分被施加在至少一个带形层上以构成中间的轮胎，该轮胎具有与该至少一个带形层电连接的第一导电通路。该中间的轮胎随后经受加热和压力，导致从该胎体部分该第一和第二导电材料和该至少一个带形层分别移动到该连串间隔的孔中并连接，以在该胎体部分和该至少一个带形层之间提供一个第二导电通路。在需要时，该第一和第二导电材料可以构成使得该轮胎具有约1010欧姆或更小的放电电阻。可选择地，如果需要，该第一和第二导电可以构成使得该轮胎具有约106欧姆或更小的放电电阻。
本发明的这些和其他特征、状况和优点将通过下面的描述和所附的权利要求而更好地理解。结合并构成这个申请文件一部分的附图用于与该说明一起描述示例性实施例，用于解释本发明的构思。本领域普通技术人员利用在此公开的教导可以理解，本发明可以用于变化的实施例而给出许多不同的充气轮胎。
附图说明
图1是一个充气轮胎的局部截面视图，
图2是沿图1中2-2线的该充气轮胎的截面视图，
图3是本发明另一示例性实施例的局部截面视图，
图4是本发明又一示例性实施例的局部截面视图，
图5是沿图4中5-5线的该示例性实施例的截面视图，
图6是本发明再一示例性实施例的局部截面视图，
图7是沿图6中7-7线的该示例性实施例的截面视图。
具体实施方式
本发明的实施例将通过参照一个或多个附图示出的例子进行详细描述，每个例子以说明本发明的方式提供，但不意味着用于限定本发明。例如，作为一个例子的部件所示出或者描述的部件可以用于其他例子。实际上在不脱离本发明构思和范围下，本领域技术人员可以得到许多变换和改变。
本发明提供了一种充气轮胎，具有一个导电轮胎胎面，该轮胎胎面限定了一个径向向内穿过具有较高电绝缘性的胎面基体橡胶的通道，以在轮胎中给带形层提供一个导电通路。在特定的实施例中，本发明还提供了一个从该带形层经过带形缓冲层到达该轮胎胎体的导电通路。因此，本发明允许放电或消散积聚在未接地的行驶车辆上的静电电荷。
如图1和2所示，一个充气轮胎10具有一个胎体12，该胎体12环绕胎边14和16，并延伸过一个气密内衬18。当该轮胎10被加压时，胎体12通过包容该内衬18并将力传递给该胎边14和16而保持该轮胎10的完整形状。当该轮胎泄气时，胎边14和16起保证轮胎10在该车轮上的作用。胎边14和16通常用包括多种类型钢的金属制造。胎体12由可用包括多种金属或有机材料的材料制成的芯线20加强，该有机材料例如尼龙、人造丝、聚酯或类似物。
带形缓冲层22位于该胎体12的径向外边，并大致延伸过该胎体12的宽度。带形缓冲层22给带形层24、26和28提供了一个平面。三个带形层24、26和28只是以实例的方式绘出，它可以被理解成一个或多个带形层可以用于本发明的不同实施例中。带形层24、26和28具有在橡胶基体组分中的钢制芯线30。本领域技术人员可以理解，每个带形层24、26和28的芯线30可以相对于每个层以不同的排列方式布置。
胎面部分32位于该带形层24、26和28的径向外边，并横跨在该侧壁部分33和35之间。胎面部分32具有一个胎面基体橡胶34和一个胎面胎冠橡胶36。仅出于描述的目的，在附图中胎面部分32的相对高度相对于轮胎10的其余部分有些被放大。如图1和图2所示，胎面部分32限定了一系列由胎面沟槽40分隔的胎面凸块38。该凸块38和沟槽40的具体结构只以实例的方式示出，许多胎面结构可以用于本发明。可以理解，在这里使用的术语“胎面凸块”指的是胎面刻痕以及胎面突棱。利用在此公开的技术，本领域技术人员可以理解本发明可以使用多种不同的胎面刻纹。
用不导电组分制造带形缓冲层22。此外，胎面基体橡胶34也用不导电组分制造，同时胎面胎冠橡胶36用具有较高导电率的炭黑基组分构成。因此，为了将装有轮胎10的车辆上形成的静电电荷消散，需要一个从胎面胎冠橡胶36到导电胎体12的导电通路。
图3给出了一个根据本发明的充气轮胎的示例性实施例，(在说明中相似的标号用于标示相同或相似的部件-即24、124、224和324)。轮胎10提供有一个允许经过车辆车轮、胎体12并且到达与胎面胎冠橡胶136接触的地面而消散静电电荷的通路。
带形缓冲层122由三部分构成。外绝缘部分142和144由一个内导电部分146分隔，外绝缘部分142和144由一个例如硅基组份的相对不导电材料构成。相反，内导电部分146由具有较高导电率的材料构成。由此，该内导电部分146提供一个在胎体12和带形层124、126和128之间的导电通路。仅以实例的方式，本领域技术人员可以理解使用这里所公开的技术，带形缓冲层122可以用许多挤出方法构成。
由于带形层124、126和128的组分具有金属芯线130，所以带形层124、126和128也是导电的。结果是该带形层124、126和128提供了一个连接该内导电部分146和导电桥148的导电通路。从胎面胎冠橡胶136径向向内延伸，导电桥148穿过绝缘的胎面基体橡胶134，给该带形层128提供了一个导电通路。利用在此公开的技术，本领域技术人员可以理解胎面部分132还可以用多种挤出方法制成。
因此，轮胎110被设置了一个用于通过将车辆车轮与地面电连接而允许消散静电电荷的通路。静电电荷通过经由车辆的金属车架、经由安装有轮胎110的金属车轮并达到胎体12的导电通路而被消散。该导电通路然后以内导电部分146的方式延伸过带形缓冲层122，它又通过带形层124、126和128与导电桥148连接。因此，当胎面胎冠橡胶136与路面接触时，提供了与地面接触和导电的通路。
图4和5提供了根据本发明充气轮胎210的另一个示例性实施例，轮胎210还提供有一个允许经过车辆车轮、经过胎体212，并在轮胎210与地面接触时经胎面胎冠橡胶236到达地面而消散静电的通路。带形缓冲层222具有一系列导电节段250，在轮胎的圆周方向上基本均匀地分隔并径向向内延伸，以在该带形层224和胎体212之间提供了一个导电通路。可以理解，本发明不限于均匀分隔的节段250，如图4和5所示相对轮胎圆周排列。利用在此公开的内容，本领域技术人员应当理解可以构成相对轮胎的节段250许多方向的排列。
仅以实施例的方式，带形缓冲层222可以用针轮或其他装置构成形成，用以沿着带形缓冲层222构成放置材料的一系列孔。在制造过程中，带形缓冲层222放置在胎体212的上方，而带形层224、226和228放置在带形缓冲层222的上方。所得到的中间轮胎随后被加热和加压，使一个或多个胎体212和带形层224的导电组分移动到一系列均匀分布的空隙中，形成节段250。结果是节段250在胎体212和带形层224之间提供一个导电通路。利用在此公开的内容，本领域技术人员可以理解其他方法也可用于构成节段250。
对于示例性实施例210，导电桥248从该胎面凸块238径向向里延伸到带形层228，同时示出的节段250形状为圆形。然而其他结构也在本发明的构思和范围中。以另一实施例的方式，图6和图7示出了一个根据本发明充气轮胎310的另一个示例性实施例。带形缓冲层322具有一系列导电节段350，在绕轮胎圆周地延伸的方向上均匀分布并径向向内延伸，使其提供了一个在带形层324和胎体312之间的导电通路。如图6所示，节段350的形状为正方形与图4所示的环形节段250相反。此外，导电桥248从胎面沟槽340而不是胎面凸块338径向向内延伸。
这里已经说明了绝缘材料和导电材料。现在，还未建立关于称为绝缘或导电的轮胎或轮胎组分电阻或导电数值的国际标准。然而，可以参考Employer’s Association of German Rubber Industries提供的一个标准，称为WDK准则110。根据这个标准，具有约1010欧姆的放电电阻的轮胎认为适合于静电消散。在有爆胎危险区域的轮胎使用中，建议放电电阻不超过106欧姆。如果需要，满足这种建议的结构材料可以用于制造根据本发明的充气轮胎。
由此，提供了一个充气轮胎，该充气轮胎使用具有导电胎面还具有确定的绝缘或不导电内层的轮胎提供静电放电。可以理解，本发明包括许多变换，这些变换可用于上述示例性实施例并且这些变换落入所附的权利要求及等同物的范围。本发明上述实施例只是实例的方式，不是用于限定下述权利要求的构思和精神。
Claims (11)
1、一种充气轮胎，包括：
胎面胎冠橡胶，形成轮胎的胎面，所述胎面胎冠橡胶由导电橡胶材料构成；
胎面基体橡胶，布置在所述胎面胎冠橡胶径向内侧，所述胎面基体橡胶是电绝缘橡胶构成；
一对不导电的侧壁部分；
一对胎边钢丝圈；
在该对胎边钢丝圈之间延伸并绕每个所述胎边钢丝圈缠绕的胎体部分，所述胎体由第一导电材料构造而成；
设置在所述胎体部分径向外侧的带形缓冲部分，所述带形缓冲部分由多个外部电绝缘部分构成，所述外部电绝缘部分由内部导电部分环向隔开；
设置在所述带形缓冲部分径向外侧而从所述胎面基体橡胶径向向内设置的至少一个带形层，所述至少一个带形层由第二导电材料构造而成；
其中所述胎面胎冠橡胶环还形成有从所述胎面胎冠橡胶通过所述胎面基体橡胶径向向内延伸的第一导电桥，以提供通向所述至少一个带形层的导电路径，并且所述内部导电部分是由来自所述胎体和所述至少一个带形层的所述第一和第二导电材料形成，将其连接以在所述胎体和所述至少一个带形层之间提供电连接。
2、根据权利要求1的充气轮胎，其中所述胎面胎冠橡胶包括一系列胎面凸块和胎面沟槽，并且所述第一导电桥从所述胎面凸块径向向内延伸。
3、根据权利要求1的充气轮胎，其中所述胎面胎冠橡胶包括一系列胎面凸块和胎面沟槽，并且所述第一导电桥从所述胎面沟槽径向向内延伸。
4、根据权利要求1的充气轮胎，其中所述胎面胎冠橡胶构造成使所述轮胎具有约1010欧姆或更小的放电电阻。
5、根据权利要求1的充气轮胎，其中所述胎面胎冠橡胶构造成使得所述轮胎具有约106欧姆或更小的放电电阻。
6、一种带有胎面的充气轮胎，包括：
胎面部分，包括：(i)胎面胎冠橡胶，形成轮胎的胎面，所述胎面胎冠橡胶由导电橡胶材料构成；以及(ii)胎面基体橡胶，径向布置在所述胎面胎冠橡胶内侧，所述胎面胎冠橡胶还形成贯穿所述胎面基体橡胶的第一导电路径；
一对不导电的侧壁部分；
一对胎边钢丝圈；
在该对胎边钢丝圈之间延伸并绕每个所述胎边钢丝圈缠绕的胎体部分，所述胎体由第一导电材料构造而成；
设置在所述胎体部分径向外侧的带形缓冲部分，所述带形缓冲部分由电绝缘材料构成，所述带形缓冲部分形成一系列环向间隔的孔；
设置在所述带形缓冲部分径向外侧而从所述胎面部分径向向内设置的至少一个带形层，所述至少一个带形层由第二导电材料构造而成；
其中所述第一导电路径电连接到所述至少一个带形层，并且来自所述胎体部分和所述至少一个带形层的所述第一和第二导电材料被包括在所述一系列环向间隔的孔内并连接以在所述胎体部分和所述至少一个带形层之间提供第二导电路径。
7、根据权利要求6充气轮胎，其中所述胎面部分构造成使所述轮胎具有约1010欧姆或更小的放电电阻。
8、根据权利要求6充气轮胎，其中所述胎面胎冠橡胶包括一系列胎面凸块和胎面沟槽，并且所述第一导电路径从所述胎面沟槽径向向内延伸。
9、一种充气轮胎的制造方法，包括：
提供一个在一对胎边钢丝圈之间延伸的、第一导电材料的胎体部分，所述胎体部分环绕每个胎边钢丝圈；
在所述胎体部分上覆盖一个电绝缘材料的带形缓冲部分；
沿所述带形缓冲部分形成圆周间隔的一系列孔；
提供至少一个第二导电材料的带形层，该带形层设置在所述带形缓冲部分上并在所述带形缓冲部分的径向外侧；
挤出一个胎面部分，所述胎面部分包括(i)形成所述轮胎胎面并由导电橡胶材料构成的胎面胎冠橡胶，以及(ii)位于所述胎面胎冠橡胶径向内侧的胎面基体橡胶，其中所述胎面胎冠橡胶还形成贯穿所述胎面基体橡胶的第一导电通路；
在所述至少一个带形层上敷设所述胎面部分，以形成一个中间轮胎，其中所述第一导电通路与所述至少一个带形层电连接；以及，所述中间轮胎承受加热和加压，以使来自所述胎体部分和所述至少一个带形层的所述第一和第二导电材料移动到所述系列孔中并连接，以在所述胎体部分和所述至少一个带形层之间提供第二导电通路。
10、根据权利要求9的充气轮胎制造方法，所述第一和第二导电材料的选择使所述轮胎具有约1010欧姆或更小的放电电阻。
11、根据权利要求9的充气轮胎制造方法，所述第一和第二导电材料的选择使所述轮胎具有约106欧姆或更小的放电电阻。
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