CN101547798B - 轮胎-轮辋组件和用于该轮胎-轮辋组件中的海绵构件 - Google Patents

轮胎-轮辋组件和用于该轮胎-轮辋组件中的海绵构件 Download PDF

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Abstract

轮胎-轮辋组件，其实现易于生产、低成本、高耐久性和路面噪音的实质上降低。特别地，所述轮胎/轮辋组件是特征在于具有充气轮胎(1)、轮辋(2)和在由充气轮胎(1)和轮辋(2)限定的轮胎内腔(3)中配置的海绵构件(4)的组件，所述海绵构件(4)具有约0.06至0.25的比重和/或5cc/cm2/sec以下的透气性。

Description

轮胎-轮辋组件和用于该轮胎-轮辋组件中的海绵构件
技术领域
本发明涉及轮胎-轮辋组件和用于该轮胎-轮辋组件中的海绵构件，更特别涉及易于以低成本生产且能够显著降低路面噪音的轮胎-轮辋组件。
背景技术
当机动车行驶时，在轮辋上组装的充气轮胎通常由于轮胎的内部形状引起空腔共鸣现象，因此，所谓的“路面噪音”的噪音在行驶时在机动车的车室内产生。空腔共鸣具有在180至300Hz范围内的频率，并且当将其传送至车轴时，形成不同于其它波段的尖锐峰，因此促进机动车车室内的噪音。
对于该问题，JP-A-H01-115701公开了用于通过使用具有特殊构造的车轮轮辋(wheel rim)来抑制空腔共鸣现象的技术。然而，在JP-A-H01-115701中车轮轮辋具有包含与轮胎内腔相通的空腔部的复杂构造，因此难以生产车轮轮辋且轮胎-轮辋组件的成本必定变得很高。
另一方面，JP-B-3622957公开了轮胎-轮辋组件，其中将不具有环形状的带状片固定在由轮胎和轮辋限定的轮胎内腔(tireinternal cavity)中，以及所述带状片具有特定范围的比重，因为轮胎-轮辋组件能够降低行驶期间的噪音而不劣化轮辋的可组装性。
发明内容
然而，本发明人已研究并发现：JP-B-3622957中公开的轮胎-轮辋组件与普通轮胎-轮辋组件相比，能够降低行驶期间的路面噪音，但在降低路面噪音方面仍存在改进空间。
因此，本发明的目的是解决传统技术的上述问题，并提供易于以低成本生产且能够显著降低路面噪音的轮胎-轮辋组件以及其中使用的海绵构件。
本发明人为了实现以上目的进行了各种研究，发现轮胎-轮辋组件的隔声性能和吸声性能通过在由轮胎和轮辋限定的轮胎内腔的至少一部分中配置海绵构件而能够得到大幅改进，从而显著降低路面噪音，所述海绵构件具有高于0.06但不高于0.25的比重和/或不高于5cc/cm2/sec的透气性，结果，本发明得以完成。
即，根据本发明的轮胎-轮辋组件包括充气轮胎、轮辋和在由充气轮胎和轮辋限定的轮胎内腔中配置的海绵构件，其特征在于所述海绵构件具有高于0.06但不高于0.25的比重。
同样，根据本发明的另一轮胎-轮辋组件包括充气轮胎、轮辋和在由充气轮胎和轮辋限定的轮胎内腔中配置的海绵构件，其特征在于所述海绵构件具有不高于5cc/cm2/sec的透气性。
在根据本发明的轮胎-轮辋组件中，优选海绵构件具有高于0.06但不高于0.25的比重和不高于5cc/cm2/sec的透气性。
在根据本发明的轮胎-轮辋组件的优选实施方案中，海绵构件为使用合成树脂泡沫体的成型体。
在根据本发明的轮胎-轮辋组件的另一优选实施方案中，海绵构件为通过热压缩合成树脂泡沫体形成的热压缩成型体。在这种情况下，比重和透气性可通过热压缩来控制，能够形成具有任何形状的海绵构件。
在根据本发明的轮胎-轮辋组件的另一优选实施方案中，海绵构件为醚类聚氨酯泡沫体。在这种情况下，存在海绵构件难以水解的优点。
在根据本发明的轮胎-轮辋组件的另一优选实施方案中，海绵构件为合成橡胶泡沫体。在这种情况下，海绵构件的耐热性和耐候性例如耐水性得以改进。
在根据本发明的轮胎-轮辋组件的另一优选实施方案中，海绵构件不包含防水剂。在这种情况下，海绵构件的成本能够降低。
在根据本发明的轮胎-轮辋组件中，优选将海绵构件配置在充气轮胎胎面部内表面和轮辋的至少一部分上。
根据本发明，可提供隔声性能和吸声性能以及耐久性优良并能够显著降低路面噪音的轮胎-轮辋组件，其中将具有高于0.06但不高于0.25的比重和/或不高于5cc/cm2/sec的透气性的海绵构件配置在由轮胎和轮辋限定的轮胎内腔中。此外，可提供能够优选用于此类组件中的海绵构件。
附图说明
图1为根据本发明的轮胎-轮辋组件的实例的截面图。
图2为示出在比较例和实施例中的组件的路面噪音评价结果的曲线图。
具体实施方式
将参考以下附图详细描述根据本发明的轮胎-轮辋组件。图1为根据本发明的轮胎-轮辋组件的实例的截面图。在图1中示出的组件包括充气轮胎1、装配至充气轮胎1的轮辋2以及在由充气轮胎1和轮辋2限定的轮胎内腔3的至少一部分中配置的海绵构件4。
在示于图1中的组件的充气轮胎1包括一对胎圈部5、一对胎侧部6、延续至两胎侧部6的胎面部7、在一对胎圈部5之间环状延伸且补强这些部5、6、7的胎体8以及沿轮胎径向在胎体8的胎冠部外侧上配置的带束层部9。图示的胎体8由一层胎体帘布层组成，并由在埋置于各胎圈部5中的一对胎圈芯10之间环状延伸的主体部和沿轮胎宽度方向从内侧至外侧在各胎圈芯10周围卷绕的包边部组成，但充气轮胎胎体的帘布层数和结构在根据本发明的组件中不特别限定。此外，图示的带束层部9由两层带束层组成，但构成充气轮胎带束层部的带束层数在根据本发明的组件中不特别限定。此外，如果需要，根据本发明的组件的充气轮胎还可包括已知的轮胎构件例如带束层补强层或轮辋挡板(rim guard)等。
另一方面，根据本发明的组件的轮辋2通过根据充气轮胎1的规格来限定。作为规格，述及JATMA YEAR B OOK(2000)，ETRTO STANDARD MANUAL 2000，TRA(THE TIRE and RIMASSOCIATION INC.)2000YEAR BOOK等。当规格以JATMAYEAR BOOK来代表时，其为在一般资料中描述的可应用轮辋。
要求将根据本发明组件的海绵构件4配置在由上述充气轮胎1和轮辋2限定的轮胎内腔3的至少一部分内，并可以将其固定在充气轮胎1的内表面和轮辋2的轮胎内腔3侧的表面的之一或两者上，或可以不固定。此外，当将海绵构件4固定在充气轮胎1的内表面和/或轮辋2的轮胎内腔3侧的表面上时，海绵构件4可以或不可以沿轮胎周向连续延伸，但考虑到轮胎的均匀性，优选沿轮胎周向连续延伸。在这方面，组件的隔声性能和吸声性能通过将海绵构件4固定在充气轮胎1的内表面上而得以改进，并且组件的隔声性能和吸声性能可通过将海绵构件4固定在轮辋2的轮胎内腔3侧的表面上来进一步改进。同样，即使不将海绵构件4固定在充气轮胎的内表面或轮辋2的外表面上，组件的吸声性能也能够得以改进。
从隔声性能的角度，将根据本发明组件的海绵构件4优选配置在如图1所示的充气轮胎1的胎面部7的内表面的至少一部分上。当将海绵构件4配置在充气轮胎1的胎面部7的内表面的至少一部分上时，从路面传来的路面噪音可以隔绝，从而有效地抑制组件的空腔共鸣，因此，路面噪音可得到显著降低。同样，从隔声性能和吸音性能的角度，将海绵构件4优选配置在轮辋2上。
根据本发明组件的海绵构件4的特征在于具有高于0.06但不高于0.25的比重和/或不高于5cc/cm2/sec的透气性。具有比重高于0.06但不高于0.25的海绵构件4包括构成海绵构件的小尺寸泡孔，具有相对于表观体积的大比表面积，且隔声性能和吸声性能优良，进一步具有构成泡孔的厚骨架树脂部，以及具有高的机械物性，因此当将其配置在轮胎内腔3中时，即使在高速行驶期间也几乎不会损坏，并进一步具有改进的耐热性。当海绵构件4的比重不高于0.06时，泡孔的尺寸大，表面积小，骨架树脂部薄，难以保证低透气性，隔声性能、吸声性能和耐久性劣化，且声音放射率(acoustic radiation efficiency)不利。此外，从这些角度，海绵构件4优选具有不低于0.065的比重。而当海绵构件4的比重大于0.25时，海绵构件变重，在制造中存在问题：难以稳定地控制以使得泡孔彼此连通，并且难以降低海绵构件的透气性，此外，在生产成本方面也是不利的。
此外，当从制造的角度，使得海绵构件4的透气性尽可能地降低至不高于5cc/cm2/sec时，隔声性能优良，海绵构件4的吸声率的峰接近于空腔共鸣的频带，因此在空腔共鸣频带内的吸声效果可以得到改进。而且，海绵构件4的透气性更优选不高于1cc/cm2/sec。在这方面，海绵构件4的透气性可根据JIS K6400-7(软质多孔聚合物材料-物理性质的测定-第7部：透气性)中的方法B测量。
海绵构件为多孔结构体，且其泡孔(气孔)可以为连通孔或闭气孔(closed cell)，但优选为连通孔。当海绵构件的空腔为连通孔时，隔声性能和吸声性能得到改进，而当海绵构件的泡孔为闭气孔时，隔声性能得到改进。在这方面，海绵构件的泡孔通常为大体正十二面体形式。当构成正十二面体的各表面的膜振动时，声音(路面噪音)的能量变成热能，并由此得以降低，因此，路面噪音降低。
作为多孔结构体，述及发泡橡胶或树脂，合成纤维、植物纤维或动物纤维的无纺布等。作为泡沫体材料，述及合成橡胶如三元乙丙橡胶(EPDM)、硅酮橡胶、丁腈橡胶(NBR)、丁苯橡胶(SBR)、丁基橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸类橡胶和表氯醇橡胶(ECO)等，天然橡胶，以及树脂如聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)等。其中，聚氨酯是优选的。
而且，除上述橡胶或树脂以外，海绵构件可含有各种添加剂，但优选不含有防水剂。当海绵构件不含有防水剂时，海绵构件能易于生产且能节约成本。
当聚氨酯泡沫体用作海绵构件时，聚氨酯泡沫体可通过使用聚氨酯原料例如多元醇和多异氰酸酯等的常规方法例如一步法(one-shot process)或预聚合物方法等来生产。此外，聚氨酯泡沫体可为通过使用发泡剂发泡的泡沫体，或通过将聚氨酯原料在机械搅拌下发泡(机械泡沫法)而形成的泡沫体。
用作聚氨酯原料的多元醇为具有多个羟基的化合物。作为多元醇，具体述及聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二醇、聚丁二烯多元醇、烯化氧改性的聚丁二烯多元醇和聚异戊二烯多元醇等。例如，聚醚多元醇可通过将烯化氧如环氧乙烷或环氧丙烷等加成至多元醇如乙二醇、丙二醇或甘油等来获得。此外，聚酯多元醇可以例如由多元醇和多元羧酸得到，所述多元醇例如乙二醇、二甘醇、1，4丁二醇、1，6-己二醇、丙二醇、三羟甲基乙烷或三羟甲基丙烷等，所述多元羧酸例如己二酸、戊二酸、琥珀酸、癸二酸、庚二酸或辛二酸等。这些多元醇可以单独使用或以两种以上的组合使用。考虑到耐湿热性和耐久性，优选聚醚多元醇。
可用作聚氨酯原料的多异氰酸酯为具有多个异氰酸酯基的化合物。作为多异氰酸酯，述及甲苯二异氰酸酯(tolylenediisocyanate)(TDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、粗二苯甲烷二异氰酸酯(粗MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、氢化二苯甲烷二异氰酸酯、氢化甲苯二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)以及其异氰脲酸酯改性的化合物、碳二亚胺改性的化合物和二醇改性的化合物等。这些多异氰酸酯可以单独使用或以两种以上的组合使用。
优选选择多异氰酸酯的用量以使得异氰酸酯指数在80至130的范围内，以及更优选选择以使得异氰酸酯指数在100至110的范围内。
除多元醇和多异氰酸酯以外，聚氨酯原料可以进一步包含催化剂、泡沫稳定剂和发泡剂等。
作为催化剂，述及胺类化合物如三亚乙基二胺、N-甲基吗啉、四甲基-1，4-丁二胺、N-甲基哌嗪、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺和三乙胺等；有机锡化合物如辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和二-2-乙基己酸二丁基锡等。这些催化剂可以单独使用或以两种以上的组合使用。催化剂的用量优选在0.005至2.0质量份范围内，基于100质量份多元醇。
作为泡沫稳定剂，述及有机硅类表面活性剂例如有机硅氧烷-聚氧化烯共聚物和具有聚氧化烯侧链的聚烯基硅氧烷等。这些泡沫稳定剂可以单独使用或以两种以上的组合使用。泡沫稳定剂的用量优选在0.1至3.0质量份范围内，基于100质量份多元醇。
作为发泡剂，述及水和具有低沸点的挥发性液体例如三氯一氟甲烷、二溴二氟甲烷(dibromodifluoromethane)、二氯二氟甲烷(dichlorodifluoromethane)、二氯四氟乙烷(dichlorotetrafluoroethane)和二氯甲烷等。这些发泡剂可以单独使用或以两种以上的组合使用。发泡剂的用量根据目标泡沫体的比重和膨胀率等来适当选择。
具有高于0.06但不高于0.25的比重和/或不高于5cc/cm2/sec的透气性的海绵构件4能够例如(1)通过控制在树脂泡沫体的形成中树脂化反应和气化反应的平衡来生产。与普通泡沫体相比，海绵构件4具有更高的比重，因此与普通泡沫体的形成相比，其优选抑制气化反应。根据该方法，适合于海绵构件4的聚氨酯泡沫体可通过选择聚氨酯作为树脂来生产。
此外，具有高于0.06但不高于0.25的比重和/或不高于5cc/cm2/sec的透气性的海绵构件4可以例如(2)通过热压缩泡沫体以使其成型，因而使得其成为热压缩成型体来生产。当将泡沫体热压缩形成热压缩成型体时，用于热压缩的条件例如加热温度、压缩时间、压缩力和压缩率等不特别限定。此外，作为用于热压缩成型的机器，述及压缩辊、输送机、热压机和模具等。
当将聚氨酯泡沫体热压缩以形成热压缩成型体时，优选将烯属不饱和单体的聚合物例如聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚偏氯乙烯、聚丙烯和聚乙酸乙烯酯等加入至聚氨酯原料中。聚氨酯泡沫体的热压缩成型性可以通过添加烯属不饱和单体的聚合物而得以改进。
海绵构件的形状不特别限定，例如包括矩形、梯形和正弦波等作为其横截面形状。
根据本发明的轮胎-轮辋组件可以例如通过以下来生产：将海绵构件4利用粘合剂或胶粘剂例如合成橡胶类粘合剂和丙烯酸类粘合剂等固定在充气轮胎1的内表面和/或轮辋2的轮胎内腔3侧的表面，然后将充气轮胎1组装至轮辋2上。
此外，作为填充至根据本发明的轮胎-轮辋组件的轮胎内腔3中的气体，可以使用普通空气或具有调节的氧分压的空气。也可使用惰性气体例如氮等。
《实施例》
给出以下实施例以解释本发明，且不意图作为本发明的限制。
<海绵构件>
由醚类聚氨酯泡沫体组成的海绵构件A(比重＝0.014，透气性：90cc/cm2/sec)、由醚类聚氨酯泡沫体组成的海绵构件B(比重＝0.045，透气性：100cc/cm2/sec)、由醚类聚氨酯泡沫体组成的海绵构件C(比重＝0.07，透气性：3至5cc/cm2/sec)和由EPDM泡沫体组成的海绵构件D(比重＝0.065，透气性：0.1至5cc/cm2/sec)作为测试海绵构件来提供。
<吸声率的测量>
关于海绵构件(具有20mm厚度的海绵构件)，吸声率根据Acoustics Determination of sound absorption coefficient andimpedance in impedance tubes Part 2：Transfer-function methodin ISO 10534-2：1998测量。将结果示于表1和2中。该值越大，结果越好。
[表1]
Figure G2007800430328D00101
从表1中可以看出，与具有比重不高于0.06的海绵构件相比，具有高于0.06但不高于0.25比重的海绵构件具有高的特别地在180Hz以上的吸声率。同样，具有不高于5cc/cm2/sec的透气性的海绵构件的吸声率同样高。
<海绵构件>
然后，由醚类聚氨酯泡沫体组成的海绵构件A(比重＝0.014，透气性：90cc/cm2/sec)、由醚类聚氨酯泡沫体组成的海绵构件B(比重＝0.045，透气性：100cc/cm2/sec)、由醚类聚氨酯泡沫体组成的海绵构件C(比重＝0.07，透气性：3至5cc/cm2/sec)和由EPDM泡沫体组成的海绵构件D(比重＝0.065，透气性：0.1至5cc/cm2/sec)作为测试海绵构件来提供。
<制备轮胎-轮辋组件>
具有示于图1的结构的轮胎-轮辋组件通过使用上述海绵构件来制备。轮胎具有245/45的尺寸，轮辋具有19英寸的尺寸，海绵构件的横截面形状具有高度20mm和宽度100mm，以及该海绵构件沿周向连续地延伸。此外，制备不使用海绵构件的轮胎-轮辋组件(比较例3)用于比较。在这方面，将海绵构件A(比重＝0.014，透气性：90cc/cm2/sec)用于比较例4的轮胎-轮辋组件，将海绵构件B(比重＝0.045，透气性：100cc/cm2/sec)用于比较例5的轮胎-轮辋组件，将海绵构件C(比重＝0.07，透气性：3至5cc/cm2/sec)用于实施例3的轮胎-轮辋组件，以及将海绵构件D(比重＝0.065，透气性：0.1至5cc/cm2/sec)用于实施例4的轮胎-轮辋组件。
<路面噪音的评价>
将以上制备的轮胎-轮辋组件安装在机动车上，并以40km/h、50km/h、60km/h和70km/h的速度在沥青路面上行驶，在此期间，测量机动车中的声音并测量在200Hz附近的空腔共鸣的峰值的声压水平，从而评价路面噪音。结果示于图2中。
从图2可以看出，在高速行驶期间特别接近200Hz的路面噪音可通过配置具有高于0.06但不高于0.25的比重的海绵构件显著降低。此外，得出使用具有透气性不高于5cc/cm2/sec的海绵构件的组件的路面噪音也能够显著降低。

Claims (9)

1.一种轮胎-轮辋组件，其包括充气轮胎、轮辋和在由充气轮胎和轮辋限定的轮胎内腔中配置的海绵构件，其特征在于所述海绵构件具有高于0.06但不高于0.25的比重和不高于5cc/cm2/sec的透气性。
2.根据权利要求1所述的轮胎-轮辋组件，其特征在于所述海绵构件为使用合成树脂泡沫体的成型体。
3.根据权利要求1所述的轮胎-轮辋组件，其特征在于所述海绵构件为通过热压缩合成树脂泡沫体形成的热压缩成型体。
4.根据权利要求1所述的轮胎-轮辋组件，其特征在于所述海绵构件为醚类聚氨酯泡沫体。
5.根据权利要求1所述的轮胎-轮辋组件，其特征在于所述海绵构件为合成橡胶泡沫体。
6.根据权利要求1所述的轮胎-轮辋组件，其特征在于所述海绵构件不包含防水剂。
7.根据权利要求1所述的轮胎-轮辋组件，其特征在于将所述海绵构件配置在所述充气轮胎胎面部内表面的至少一部分上。
8.根据权利要求1所述的轮胎-轮辋组件，其特征在于将所述海绵构件配置在所述轮辋上。
9.一种海绵构件，其用于根据权利要求1至8任一项所述的轮胎-轮辋组件。
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