CN101687438B - 包括具有橡胶泡沫材料的胎面的轮胎 - Google Patents
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Abstract
一种轮胎(1)，其包括：至少一个胎体型加强结构(15)，该加强结构(15)在所述轮胎的每一侧上锚定在胎圈中，所述胎圈的基部将安装在轮辋座上，所述胎圈的每一者基本上径向地向外延伸并表现为侧壁(2)的形式，所述的侧壁径向地朝向外侧连接于胎面，所述胎体型加强结构从所述胎圈向所述侧壁径向地延伸；所述轮胎还包括胎冠加强结构(3)，所述胎圈的每一者还包括用于将所述加强结构(15)保持在合适位置的锚定区域(4)，所述轮胎(1)的特征在于，所述胎面包括基本上不能够压缩的橡胶材料制成的内层(8)和能够压缩的橡胶泡沫材料制成的外层(6)，其中：-所述泡沫材料的膨胀率大于50％；-所述层的厚度大于2.0mm并且优选地大于4mm；-所述外层的硬度小于肖氏A30并且优选地介于肖氏A10到肖氏A20之间。
Description
本发明涉及一种具有优化的抓地力及噪音特性的轮胎。
近些年来，轮胎生产商为了能够获得比传统产品所能实现的更大的抓地力的轮胎，已经投入大量的精力来改进原始方案。通常对这种抓地力性能的强调都是以轮胎的其它特性的损失为代价的。事实上，这种产品的众多技术特征是相互矛盾的，传统的结果是一个或两个特性的改进通常会导致其它特性的损失。某些种类的性能非常明显地验证了这条规律。抓地力是很好的一个例子。
为了改进产品的抓地力性能，传统的方法是使用两层胎面结构，其中外层的硬度小于内层的硬度。有多种方案能够获得硬度小于内层的硬度的外层。例如，传统上，具有较低肖氏硬度的一层材料在其开始高效地工业应用时产生极大的限制，因为其难于控制，并且还因为该材料特别的粘。该材料粘在工具以及机器上，从而对加工过程产生较大破坏。
文件EP 0 873 884中记述了一种方案，其中外层的膨胀率在1％到100％之间。该文件特别指出大于100％的膨胀率具有多个主要缺陷，例如减弱的耐磨性以及难于在轮胎生产时产生稳定的外形。
文件FR 2 860 184描述了一种泡沫材料轮胎，其硬度非常低，具有大于500％的膨胀率。该胎面设计成用于重型车辆的轮胎中以限制对地面的损坏。这些机器还以非常低的速度移动。
为了克服这些不同的缺陷，本发明提供一种轮胎，其包括：至少一个胎体型加强结构，该加强结构在所述轮胎的每一侧上锚定在胎圈中，所述胎圈的基部将安装在轮辋座上，所述胎圈的每一者一般地径向地向外延伸并表现为侧壁的形式，所述的侧壁径向地朝向外侧连接于胎面，所述胎体型加强结构从所述胎圈向所述侧壁径向地延伸；所述轮胎还包括胎冠加强结构，所述胎圈的每一者还包括用于将所述加强结构保持在合适位置的锚定区域，所述轮胎的特征在于，所述胎面包括基本上不能够压缩的橡胶材料制成的内层和能够压缩的橡胶泡沫材料制成的外层，其中：
·所述泡沫材料的膨胀率大于50％；
·所述层的厚度大于2.0mm并且优选地大于4mm；并且
·所述外层的硬度小于肖氏A30，并且优选地介于肖氏A10到肖氏A20之间。
意料之外地，并且与预期相反地，已经观察到的是所述泡沫材料层没有使所述轮胎的驾驶性能产生非常明显的削弱。事实上，一旦经过碾压和剪切，所述硬度还原到能够接受的水平。碾压所需的时间对于驾驶来说并不构成问题。此外，在抓地力性能方面也获得了改进。此外，使用这种结构获得的磨损率在能够接受的水平上，特别是在城市路面上驾驶时。无论如何，在驾驶性能和耐磨性上的轻微的损失充分地通过抓地力性能的实质改进而得以弥补。
传统上，硬度减小的层是通过在传统的相对较硬的材料的基体中使用油和/或增塑剂而获得的。这种减小硬度的方法具有缺陷，其使得材料变粘并且难于加工。本发明的实施例并未使用所述的试剂。取而代之的是，本发明所使用的是包括单元(cells)的材料的改进结构。
根据本发明的轮胎有利地用于将安装在乘用轿车或车辆上的轮胎。
传统上，具有较低肖氏硬度的一层材料在其开始高效的工业应用的时候产生较极大的限制，因为其难于控制，并且因为所述材料特别地粘。所述材料粘在工具或者机器上，从而对加工过程产生较大破坏。根据本发明，通过使用单元结构，这些问题得以解决，该单元结构使得硬度能够通过机械的或结构的作用而减小，而不是通过使用硬度通过化学试剂而减小的一层材料而减小。具有能够压缩的材料制成的层意味着在轮胎滚动时，其消解地面的凹凸不平带来的影响。这种现象有助于局部冲击的减小以及所述压力的更好的分布。
通过本发明实现的噪音减小在3到4分贝左右或者甚至更多。这种减小在非常宽的频谱范围内分布(例如，在某些测试中处于50Hz到800Hz之间)。此外，所述的噪音减小涉及到通过固体(通过车辆结构，最大至大约500Hz)传播的噪音以及通过空气传播的噪音(从大约500Hz起)。
这种减小是由于使用具有减小的模量的外层而产生的。
所述外层的基体的硬度优选地大于肖氏A55并且优选地大于肖氏A65。
根据一个有利的实施例，所述轮胎包括中间层，其处于所述外层和所述内层之间，所述中间层具有小于所述外层的膨胀率。
所述中间层优选地具有至少20％并且优选地至少50％的膨胀率，该膨胀率小于所述外层的膨胀率。
根据一个有利的变形，所述外层的厚度小于所述轮胎的胎面块(tread blocks)的深度。
根据另一有利的变形，所述外层的厚度大于所述轮胎的胎面块的深度。
有利地，所述外层主要包括封闭单元。所述单元优选地不被加压。
有利地，所述内层的橡胶材料的成分与所述外层的基体的成分相同。
根据一个有利的变形，所述轮胎包括保护所述外层的边缘的区域，其具有至少一种膨胀率小于10％并且优选地小于2％并且其厚度大于0.5mm的材料。
根据另一有利的变形，所述轮胎包括保护所述外层的边缘的区域，并且添加有至少一种双向弹性布料，例如莱卡(注册商标)。这种布料能够用于所述外层的外部的任何位置，例如在所述胎面的表面上。这种布料的优点在于其在模制阶段的过程中与所述胎面块完全一致。
这种保护组件对于严重的侧滑或者漂移时保护外层非常有效。
所述结构的全部细节在下面的描述中给出，并通过图1至图6完成，在所述附图中：
·图1示出了根据本发明的轮胎的示例性实施例的横截面视图；
·图2是已知类型的传统轮胎的胎冠的局部放大视图；
·图3至图6是不同变形的轮胎的胎冠的局部放大视图。
在本说明书中，“侧壁”表示通常具有较低的弯曲硬度并且设置在胎冠和胎圈之间的轮胎的部分。“侧壁混合物”表示相对于胎体的加强结构的束线(thread)以及他们的粘接橡胶而轴向向外设置的橡胶混合物。这些混合物通常具有较低的弹性模量。
“胎圈”表示径向向内邻接于所述侧壁的轮胎的部分。
需要指出的是，“径向向上”或者“径向上部的”或者“径向向外”意味着朝向较大直径的方向。
按照习惯方式所使用的表述“基于”表示其后所跟随的成分是所述混合物的主要成分。
胎体型加强或强化结构在其束线为90°时将描述为径向结构，但是，在按照当前使用的术语，也表示接近90°的角度。
传统上，如图1所示，轮胎包括胎体型加强或强化结构15，其具有有利地基本上径向地设置的强化结构。该结构能够连续地从一个胎圈布置到另一个胎圈，其通过轮胎的侧壁2和胎冠3，或者可选地，该结构可以包括两个或更多的部分，所述部分例如沿着所述侧壁布置而并未覆盖胎冠的整个部分。
用于所述胎体型加强结构的锚定部分4能够具有两种主要类型。典型地，如图1所示，所述结构15围绕胎圈的芯部7卷起而将所述胎体型加强结构的锚定部分4设置在所述胎圈中。
可选地，所述锚定功能能够通过布置在加强结构15附近的圆周束线装置而提供。优选地布置成堆叠形式的圆周束线在每一胎圈中形成锚定束线装置。这些束线优选地为金属材料，并且可以由黄铜包覆。在各种变形中有利地使用织物束线，例如芳族聚酰胺、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、合成物或者其它种类的束线，例如玻璃纤维。在每一堆叠中，所述束线有利地基本上同心或重叠。
图3至图6示出了本发明如何可以实施的不同实例。这些不同的 实例示出了泡沫材料层6如何能够位于所述轮胎的胎冠区域中。因此，所述胎冠包括：内层8或者橡胶胎冠混合物，其包括基本上不能够压缩的橡胶层；和外层6，其包括能够压缩的橡胶泡沫材料。所述的能够压缩/不能够压缩的程度为，外层6的能够压缩的程度基本上大于内层8的能够压缩的程度。
被所述泡沫材料层包覆的胎冠区域有利地包括所述束线，如图1所示。根据不同的可选方案，该区域可以比所述胎面宽或比所述胎面窄。
用于外层6的橡胶泡沫材料优选地具有大于50％的膨胀率。外层6的厚度有利地大于2.0mm并且优选地大于4mm。
外层6的硬度小于肖氏A30，并且优选地介于肖氏A10到肖氏A20之间。所述外层的基体的硬度优选地大于肖氏A55并且优选地大于肖氏A65。
优选地，使用相似的橡胶材料的成分来制造内层8或者橡胶胎冠混合物以及外层6的基体。所述外层的特性通过在泡沫材料形式的材料上的特别的形成过程来获得。
这种橡胶泡沫材料优选地主要包括封闭单元。这些单元优选地未被加压。
在图3所示的实例中，所述泡沫材料层的厚度小于所述轮胎的胎面块5的深度。因此，将观察到的是，所述胎面槽或通道9径向向内延伸的距离比外层6的厚度更大。
在图4所示的实例中，所述外层的厚度大约等于所述通道9的深度。最后，在图5所示的实例中，外层6的厚度大于通道9的深度。因此，所述通道整体上处于所述泡沫材料中。这种布置避免了应力集中的区域以及在内层和外层之间裂开的风险。所述通道以下的泡沫材料的厚度优选地小于1mm。
在图6所示的实例中，所述轮胎的胎冠具有中间层10，其位于外层6和内层8之间，该中间层的膨胀率小于所述外层的膨胀率。在该实例中，所述中间层可以具有至少20％的膨胀率，并且优选地具有至少50％的膨胀率，该膨胀率小于所述外层的膨胀率。
最后，可选地，所述胎冠区域可以具有至少保护外层6的边缘的 区域，并且至少添加有一种双向弹性布料。可选地，还可以具有保护所述外层的边缘的区域，并且其具有至少一种膨胀率小于10％并且优选地小于2％且厚度大于0.5mm的材料。
Claims (9)
1.一种轮胎(1)，其包括：至少一个胎体型加强结构(15)，该加强结构(15)在所述轮胎的每一侧上锚定在胎圈中，所述胎圈的基部将安装在轮辋座上，所述胎圈的每一者基本上径向地向外延伸并表现为侧壁(2)的形式，所述的侧壁径向地朝向外侧连接于胎面，所述胎体型加强结构从所述胎圈向所述侧壁径向地延伸；所述轮胎还包括胎冠加强结构(3)，所述胎圈的每一者还包括用于将所述胎体型加强结构(15)保持在合适位置的锚定区域(4)，所述轮胎(1)的特征在于，所述胎面包括基本上不能够压缩的橡胶材料制成的内层(8)和能够压缩的橡胶泡沫材料制成的外层(6)，其中：
·所述泡沫材料的膨胀率大于50％；
·所述层的厚度大于2.0mm；并且
·所述外层的硬度小于肖氏A30。
2.如权利要求1所述的轮胎，其中，制造所述外层(6)的基体的硬度大于肖氏A55。
3.如权利要求1和2的任一项所述的轮胎，其中所述内层(8)的橡胶材料的成分和制造所述外层(6)的基体的成分相同。
4.如权利要求1所述的轮胎，其中所述外层主要包括封闭单元。
5.如权利要求4所述的轮胎，其中所述单元并未被加压。
6.如权利要求1所述的轮胎，包括处于所述外层和所述内层之间的中间层(10)，该中间层的膨胀率小于所述外层的膨胀率。
7.如权利要求6所述的轮胎，其中所述中间层具有至少20％的膨胀率，该膨胀率小于所述外层的膨胀率。
8.如权利要求1所述的轮胎，其中所述轮胎包括胎面块(5)，并且所述外层的厚度小于所述轮胎的胎面块的深度。
9.如权利要求1所述的轮胎，其中所述轮胎包括胎面块(5)，并且所述外层的厚度大于所述轮胎的胎面块(5)的深度。
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