CN100554009C - 低噪音轮胎支撑环 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种在充气压力损耗时用于充气轮胎的轮胎支撑环。该支撑环包括：一个环状主体和多个减噪器。该环状主体由弹性材料制成，并且在其两侧设置有多个孔洞，每个孔洞均具有一对相对的径向延伸的侧表面。该减噪器由海绵状材料制成，并且插入上述孔洞中从而在所述侧表面和减噪器之间形成2.0到10.0毫米的间隙。所述孔洞具有一个封闭端，且在所述孔洞中，在插入的减噪器后面保留有一个中空的空间。

Description

低噪音轮胎支撑环

技术领域

本发明涉及一种在充气压力损耗情况下用于充气轮胎的支撑环，更具体来说，涉及一种包括能够改进噪音性能以及跑气行驶性能的减噪器的支撑环。

背景技术

迄今为止，已经提出多种防爆轮胎系统，通过该系统即使轮胎跑气，也可行驶相当长的距离，并且现今在采用支撑环的防爆轮胎的情况下，即使是在大约80公里/小时的相当高的行驶速度下，跑气行驶距离也可达到几百公里。这样的技术例如公开在日本专利申请公开号H08-504389(WO 94/13498 A1)、10-6721(US 5891279 A)、2003-502200(WO00/76791 A1)以及2003-510209(WO 01、023195)中。

另一方面，最近，随着汽车尤其是客车的机械噪音的大幅减小，迫切需要减少用于客车的充气轮胎的噪音。防爆轮胎系统中也是如此。

对于普通的轮胎系统，针对使用安装于轮胎胎面部分的内表面或轮辋的中央部分、由海绵状材料制成的减噪器已经提出许多建议，来作为用于轮胎噪音主要因素之一的对策，该轮胎噪音主要因素之一是在胎腔中的环形空气的圆周共振，根据轮胎尺寸该圆周共振引起50到400Hz频率范围中的谐振峰值。如果这样的减噪器安装于采用支撑环的防爆轮胎系统中的轮胎内表面上，则涂敷到轮胎内表面以减少轮胎内表面与支撑环之间的摩擦的润滑剂有可能会由该减噪器吸干。对于减噪作用、要使用的润滑剂的量、胎面部分中的重量增加、轮胎的旋转平衡、轮胎与减噪器之间的连结等等来说，这不是优选的。另一方面，对于轮辋来说，将该减噪器与轮胎支撑环一起装到轮辋上是十分困难的或几乎是不可能的。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种轮胎支撑环，通过该轮胎支撑环可以在没有恶化其他性能的情况下减少轮胎噪音，并且还可促进支撑环中的通风而提高轮胎的防爆性能。

根据本发明，一种轮胎支撑环包括：一个环状主体以及多个减噪器，其中

所述环状主体由弹性材料制成，并且在其两侧设置有多个孔洞，每个孔洞具有一个径向外表面、一个径向内表面和一对相对的径向延伸的侧表面，且

所述减噪器由海绵状材料制成，并且插入到上述孔洞中，在所述侧表面和减噪器之间形成间隙，所述间隙在2.0到10.0毫米范围内。

附图说明

下面结合附图详细描述本发明的实施方式。

图1是根据本发明的轮胎支撑环的立体图。

图2是充气轮胎、轮辋和轮胎支撑环的组件的截面视图。

图3是在充气压力损耗情况下在触地部分中组件的的截面视图。

图4是轮胎支撑环的局部侧视图。

图5是沿图4的A-A线的截面视图。

图6和图7是均示出轮胎支撑环另一实施方式的截面视图。

图8是示出图1所示轮胎噪音支撑环的修改方式的截面视图。

图9和图10是均示出减噪器另一实施方式的沿包括轮胎支撑环旋转轴线的平面所截取的截面视图。

具体实施方式

根据本发明，一种轮胎支撑环5包括一个环状主体7和多个减噪器9，如图1所示。

如图2所示，支撑环5安装在轮辋3上，在该轮辋上安装有一个充气轮胎，从而支撑环5置于胎腔4内。在该实施方式中，轮胎为子午线客车轮胎，其尺寸为225-680R460A，为此，轮辋尺寸为225X460A.

充气轮胎2具有一个胎面部分2a、一对胎侧部分2bi和2bo、以及一对胎圈部分2di和2do，且轮胎2包括：胎体2c，其由至少一个帘布层2f构成，该帘布层具有经过胎面部分和胎侧部分延伸于胎圈部分之间的径向设置的帘线；胎圈芯2e，其设置在每个胎圈部分中；以及胎面加强带束层2g，其设置于胎面部分2a中的胎体2c的径向外侧。轮胎的内表面由一个由气密橡胶制成的内衬层所覆盖，且润滑剂涂敷于此。

带束层2g包括一个缓冲层以及可选择地包括一个带。该缓冲层包括两个交叉帘布层，在本例中，该交叉帘布层例如由钢帘线制成。

在本实施方式中，胎体2c由单帘布层2f构成。在每个胎圈部分2di和2do中，该帘布层2f在胎圈芯下方轴向向外延伸穿过一次，然后在胎圈芯的轴向外侧从胎圈芯下方穿过而径向向外弯折回胎圈芯的轴向内侧，从而在胎体帘布层主体部分2f1的每侧各设置有一个填充有橡胶的环路2f2，借此，将胎体帘布层2f固定于胎圈芯。

轮辋3包括：具有用于胎圈部分2di之突缘的胎圈座3ai；具有用于胎圈部分2do之突缘的胎圈座3ao；位于胎圈座的轴向中央的支撑环安装部分3g；形成于支撑环安装部分3g和胎圈座3ao之间的轮辋鞍边3d，其在安装轮胎时使用；形成于支撑环安装部分3g和胎圈座3ai之间的直径减小的部分3c，其在安装支撑环5时使用；一周向延伸的隆起3e，其沿位于轮辋鞍边一侧的支撑环安装部分3g的一轴向边缘形成；以及一周向延伸的槽3f，其形成于支撑环安装部分3g的轴向宽度中且邻近于该支撑环安装部分3g的另一轴向边缘。

安装部分3g具有基本上为圆柱形的表面，并且设置槽3f和隆起3e以防止轮胎支撑环的轴向位移。

在本实施方式中，与传统胎圈座不同的是，胎圈座3ai和3ao是轴向向外渐缩的，并且整个轮辋突缘朝轴向外侧倾斜，这与传统的突缘相反，传统突缘与胎圈接触的主体部分几乎垂直于轴向方向。

此外，因为胎圈部分2di的内直径比胎圈部分2do的内直径小，因此，相较于外胎圈座3ao，内胎圈座3ai的直径制造得较小。内胎圈座3ai的轮辋突缘的外边缘处的直径Da比支撑环安装部分3g的外直径Dg小。支撑环安装部分3g的外直径Dg比支撑环5的环状主体7的内直径略大，以使彼此紧配合。

当安装在轮辋上时，环状主体7与隆起3e接触，并由此将其定位在其适当位置处。此外，形成于主体7的径向内表面上的突起7d与上述槽3f接合，以防止轴向位移。

环状主体7的径向高度H设定在胎腔高度Ht的35-65％范围内，优选地在40-58％范围内、更优选地在40-50％范围内。高度Ht为在轮胎正常充气且空载条件下、从支撑环安装部分3g的圆柱形表面到轮胎内表面的径向最外侧点之间的径向距离。该条件为轮胎安装在轮辋上，且充气至标准压力但未加载轮胎负载。该标准压力是由标准组织即JATMA(日本和亚洲)、T&RA(北美)、ETRTO(欧洲)、STRO(斯堪的纳维亚)等提供的空气-压力/最大-负载表或类似列表中规定的轮胎的最大空气压力。例如，标准压力是JATMA中的“最大空气压力(maximumair pressure)”、ETRTO中的“充气压力(inflation pressure)”、TRA的“各种常温内压下的轮胎负载极限(Tire load limits at various cold inflationpressure)”表中给出的最大压力等等。但是，对于客车轮胎，一致使用180Kpa作为标准压力。

环状主体7由弹性材料制成。在本实施方式中，使用橡胶或橡胶状聚合物，例如聚氨酯橡胶、聚丁二烯橡胶、三元乙丙橡胶(EPDM)等。其JIS-D硬度设定在45到60度范围内，并且在100摄氏度的温度下损耗角正切(tanδ)在0.02到0.08范围内。

环状主体7包括一个径向外环部分7a、一个径向内环部分7b和一个位于其间的支撑壁14。在本实施例中，该环状主体7利用射出成型形成为单件式的聚氨酯橡胶。

外环部分7a具有一个圆柱形的外表面，若充气压力损耗，则该外表面与轮胎胎面部分2a的内表面接触。

内环部分7b具有一个内表面，该内表面与支撑环安装部分3g相适配并限定上述环状主体7的内直径。

支撑壁14由内环部分7b径向延伸至外环部分7a，且支撑壁4以Z字形形式沿圆周方向连续延伸。因此，在环状主体7的两侧以交错方式形成大量孔洞6。如果孔洞6的总容积增加过大，则难以保持支撑轮胎负载所需的刚性、强度以及耐久性。因此，孔洞6的总容积设定在环状主体7的总体积的20-50％范围内。

在本实施方式中，如图5最清楚示出，Z字形支撑壁14由沿内环部分7b的轴向边缘放置的小圆周壁14b以及交替的横向壁14a构成，所述横向壁14a由环状主体7的一侧倾斜延伸到另一侧以连接圆周壁14b的端部。因此，每个孔洞6具有分别由外环部分7a、内环部分7b、两个相邻的横向壁14a和一个圆周壁14b限定形成的一个径向外表面、一个径向内表面、一对相对的径向延伸的侧表面、以及一个内端面。

由于两个倾斜的横向壁14a朝相反的圆周方向倾斜，圆周宽度以及由此的垂直于旋转轴线的截面面积从其外侧开口端向内侧封闭端逐渐减小。所述孔洞的截面形状为大致矩形，在本实施方式中，孔洞6的开口6A处的四个边的长度在大约30mm到大约40mm范围中。

在本实施方式中，每个倾斜的横向壁14a在从环状主体7一侧到另一侧的路线上具有一个或多个台阶14c。但是，也可以将倾斜的横向壁14a形成为如图6所示的直线结构而没有台阶。此外，代替倾斜的横向壁14a，可以采用如图7所示的轴向延伸的横向壁14a。

无论在何种情况下，大多数孔洞6、通常是所有孔洞都设置有减噪器9。

减噪器9由深度小于孔洞6的海绵状材料制成，从而在插入的减噪器9的后面留有一个中空的空间12，如图5-7所示，用以促使热量从壁14释放。在图5和图7的情况中，减噪器9的形状大致为立方体。在图6中，从径向观察时形状为梯形，从圆周方向观察时形状为矩形。

对于海绵状材料，可使用闭室型或隔离室型的多孔材料。但是优选是开室型的多孔材料。例如，优选使用诸如乙醚基聚氨酯海绵、酯基聚氨酯海绵、聚氨酯海绵等的合成树脂海绵；诸如氯丁二烯橡胶海绵(CR海绵)、三元乙丙橡胶海绵(EDPM海绵)、丁腈橡胶海绵(NBR海绵)等的橡胶海绵。

考虑到泡沫材料的吸音、耐久性、轻质特性以及可控性，优选使用聚氨酯海绵，尤其是乙醚基聚氨酯海绵，以及聚乙烯海绵。

为了获得足够高的空隙百分比以提高减噪作用并将所需重量的增加以及对旋转平衡的有害作用最小化，海绵状材料的密度设定在最多0.1克/立方厘米，优选地小于0.06克/立方厘米，更优选地小于0.04克/立方厘米的范围内。

例如，MARUSUZU有限公司(MARUSUZU CO.LTD.)的E35号产品是一种市场上可买到的乙醚基聚氨酯海绵，其密度为0.035克/立方厘米。

无论在何种情况下，海绵状材料都需要承受得住至少140摄氏度的温度而不会熔化。

在外环部分7a和内环部分7b之间的孔洞6中，减噪器9沿径向方向压缩，以便减少减噪器9与环状主体7的接触表面之间的摩擦。

如果压缩率小于70％，随着空隙百分比减少，减噪作用下降。因此，压缩率设置在不小于70％、优选地大于80％，但不大于95％、优选地小于90％的范围中，以获得充分的接触压力。

但是，在接触表面通过粘合剂、压敏粘合剂、双面粘合带等彼此固定时，这样的压缩并不总是必须的。

最重要的是在减噪器9和支撑壁14之间提供一定的间隙G。一方面原因在于防止它们的摩擦以及由此产生的热量。另一方面的原因在于通过在跑气行驶过程中积极利用泵效应而促进孔洞的深度部分中的空气流通。在跑气行驶的情况下，环状主体在负载施加部分中沿径向方向重复压缩，产生复合的支撑壁14变形以及孔洞容积的改变。因此，如果没有间隙，会产生摩擦热并且迅速降低环状主体7的耐久性。但是，在本发明中，存在稳定的间隙G。因此，根据在行驶过程中孔洞容积的反复变化，孔洞吸气且喷射入孔洞的空气搅动孔洞中的空气而随后排出部分所搅动的空气。重复这些动作，防止热量积聚。如果间隙G过窄，则这样的通风是不充分的。因此，该间隙G(或缝隙宽度)至少为2mm，优选地大于3.0mm。但是。如果间隙G过宽，则喷射力减小且吸气减少。这样，难以减少热量积聚。因此，间隙G最多10.0mm，优选地小于8.0mm。在本实施方式中，如图4所示，从径向内端到径向外端，间隙为恒定值3.5mm。

如上所说明的，设置有特定间隙的减噪器9具有加速通风以及减少噪音的作用。

由于插入在孔洞6中的减噪器9挡住了开口6A的大部分，减噪器9可防止孔洞6中的空气因外部声音振动而受激发，并且避免了孔洞的高频共振，从而降低了在这样的高频带中的噪音。因此，为此目的，可将减噪器9整个放置在孔洞6内，如图8所示。但是，从噪音降低尤其是防止胎腔共振的方面，希望减噪器的较宽的表面区域暴露于胎腔中的空气。这样，优选地，减噪器9由孔洞6突出。由于突出部分9A在圆周方向上以一定间隔出现，换句话说，由于减噪器在圆周方向上不连续，有效地防止了驻波在圆周方向上的出现，从而减少了噪音。

但是，如果突出部分9A的突出量L过大，则增加了在跑气行驶情况下突出部分9A与轮胎内表面接触的可能性。因为减噪器材料会吸干涂敷于轮胎内表面以减少跑气行驶情况下轮胎和环状主体7之间的摩擦的润滑剂，这不是优选的。因此，减噪器9的径向外表面在包括旋转轴线的截面中基本是扁平的时，如图3所示，突出量L设定在不超过径向外环部分7a的厚度(to)的3倍，优选地小于1.5倍的范围内。例如，在本实施方式中，突出量L为10mm。

但是，在采用其他截面形状的情况下，如图9和图10所示的外拐角被切去的情况下，突出量L可以增加而超过上述大于厚度(to)3倍的上限，而同时防止吸干润滑剂。考虑防止圆周方向的驻波，优选增加突出量L。

无论在何种情况下，对于有效减噪以及减噪材料的固定来说，优选地减噪器9占用孔洞6的体积即插入的体积不小于孔洞6的容积V1的20％。

如上所述，在根据本发明的支撑环中，由于减噪器与间隙一起设置，防止了胎腔和孔洞共振，并且还可促进孔洞的通风。因此减少了轮胎噪音且提高了耐久性和跑气行驶性能。

Claims (9)

1.一种轮胎支撑环，包括：

一个环状主体，其由弹性材料制成，并且在其两侧设置有多个孔洞，每个孔洞均具有一对相对的径向延伸的侧表面，以及

多个减噪器，其由海绵状材料制成，并且插入上述孔洞中而在所述侧表面和减噪器之间形成间隙，所述间隙在2.0到10.0毫米范围内。

2.如权利要求1所述的轮胎支撑环，其中

减噪器插入于其中的每个孔洞都具有一个封闭端，且在所述孔洞中，在所插入的减噪器的后面保留有一个中空空间。

3.如权利要求1所述的轮胎支撑环，其中

所述减噪器整个位于所述孔洞内。

4.如权利要求1所述的轮胎支撑环，其中

在无应力状态下，所述海绵状材料的密度最多为0.1克/立方厘米。

5.如权利要求1所述的轮胎支撑环，其中

设置在所述主体两侧的孔洞是交错的。

6.如权利要求1所述的轮胎支撑环，其中

所述孔洞从其开口端到其封闭端的截面面积逐渐减小。

7.一种充气轮胎、轮胎安装于其上的轮辋以及根据本发明权利要求1至6中任一项所述的轮胎支撑环的组件，其中所述轮辋的胎圈座之间设置有用于轮胎支撑环的安装部分，所述用于轮胎支撑环的安装部分与环状主体的内圆周相适配。

8.一种其上安装充气轮胎的轮辋与根据本发明权利要求1至6中任一项所述的轮胎支撑环的组件，其中所述轮辋的胎圈座之间设置有用于轮胎支撑环的安装部分，所述用于轮胎支撑环的安装部分与环状主体的内圆周相适配。

9.一种充气轮胎和根据本发明权利要求1至6中任一项所述的轮胎支撑环的组件，其中所述充气轮胎具有一个限定有一封闭胎腔的空腔，所述轮胎支撑环设置在所述封闭胎腔中，且所述环状主体的径向高度H在该轮胎胎腔的径向高度Ht的35％到65％范围内。

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