CN101898491B

CN101898491B - 充气轮胎

Info

Publication number: CN101898491B
Application number: CN201010188345.6A
Authority: CN
Inventors: 丹野笃
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2010-05-25
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2030-05-25
Also published as: US8439091B2; JP2010269767A; US20100294406A1; DE102010029081A1; JP4992937B2; CN101898491A; DE102010029081B4

Abstract

本发明提供一种充气轮胎，它只需附加简单的结构便可减少低频范围(200～250Hz附近)的空腔共鸣声及中频范围(315Hz频段)的道路噪音。在横跨左右胎圈的帘布层外圈配置带束层和胎面部、在该胎面部外表面设置多条沿轮胎周向伸展的周向主槽的充气轮胎中，在上述胎面部的轮胎内腔表面，在从轮胎中心偏向装配轮辋的轮辋槽的位置，以沿轮胎周向延伸的方式形成向轮胎内腔侧突出的凸脊(Ra)，该凸脊(Ra)在轮胎径向上与上述轮辋槽相对并包含其整个宽度，同时，在轮胎径向上与最靠近胎肩处的周向主槽相对并包含其整个槽宽。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎，更具体说是涉及一种可降低轮胎空腔共鸣声及中频范围(315Hz频段)道路噪音的充气轮胎。

背景技术

充气轮胎产生噪音有各种各样的原因，其中，因填充在轮胎内部的空气振动而产生的200～250Hz附近的空腔共鸣声，以及因道路凸凹不平引起的轮胎振动导致的中频范围(位于1/3倍频程处的315Hz频段)道路噪音传到车内会给乘坐人员带来不适。

这种低频范围的空腔共鸣声是由空气振动以空气柱形式沿环状轮胎的内腔移动时产生的空气柱共鸣声。关于降低这种空腔共鸣声的方法，现有大多数提案提出的做法是，在轮胎和车轮轮辋之间形成的空腔部位添加由聚氨酯泡沫等组成的多孔性材料，由此吸收噪音。(如专利文献1、2等)。

但是，由于这种提案的技术指导思想是采用吸音材料吸收发生在空腔内的噪音，所以若不配置足够容量以上的吸音材料将无法获得效果。因此，吸音材料在轮胎内将占据相当大的空间，从而有时会影响轮辋的装配作业。而且，其还存在以下问题：吸音性能在长期使用过程中因吸音材料变质等而日趋下降，从而将无法获得防噪音效果。

再者，因为多孔性吸音材料是专门用于降低空气振动即空腔共鸣声的，所以对降低上述轮胎振动引起的中频范围道路噪音几乎毫无效果。因此，这些提案对空腔共鸣声以外其它频带范围内的车内噪音没有减低效果。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】国际公开第2005/012005号

【专利文献2】日本专利特开2003-285607号公报

发明内容

发明拟解决的问题

鉴于上述情况，本发明目的在于提供一种充气轮胎，它只需附加简单的结构便可减少200～250Hz附近的空腔共鸣声及中频范围(315Hz频段)的道路噪音。

能达成上述目的的本发明充气轮胎包含以下第(1)项所述结构。

(1)在横跨左右胎圈的帘布层外圈配置带束层和胎面部、在该胎面部外表面设置多条沿轮胎周向伸展的周向主槽的充气轮胎中，在上述胎面部的轮胎内腔表面，在从轮胎中心偏向装配轮辋的轮辋槽的位置，以沿轮胎周向延伸的方式形成向轮胎内腔侧突出的凸脊(Ra)，该凸脊(Ra)在轮胎径向上与上述轮辋槽相对并包含其整个宽度，同时，在轮胎径向上与最靠近胎肩处的周向主槽相对并包含其整个槽宽。

此外，本发明充气轮胎更优选包含以下第(2)项至第(9)项任意一项的具体结构。

(2)根据上述第(1)项所述的充气轮胎，上述凸脊(Ra)从上述帘布层最内层开始的厚度比上述轮胎内腔表面的其它区域厚1.0～10mm。

(3)根据上述第(1)项或第(2)项所述的充气轮胎，上述凸脊(Ra)在轮胎宽度方向上的胎肩一侧端部位置，比从上述带束层最宽处端部向上述帘布层引垂线后形成的交点更靠近轮胎中心一侧，同时，当上述轮胎中心上没有上述周向主槽时，上述凸脊(Ra)中靠轮胎中心一侧的端部延伸至上述轮胎中心上，当上述轮胎中心上存在上述周向主槽时，上述凸脊(Ra)中靠轮胎中心一侧的端部延伸至从上述轮胎中心上周向主槽的与上述轮辋槽呈相反一侧的槽端向同一相反侧偏移15mm的位置。

(4)根据上述第(1)项至第(3)项任意一项所述的充气轮胎，以沿轮胎周向延伸的方式形成向轮胎内腔侧突出的另外的凸脊(Rb)，该凸脊(Rb)夹住上述轮胎中心，在轮胎径向上与上述装配轮辋的轮辋槽相反一侧的最靠近胎肩处的周向主槽相对并包含其整个槽宽。

(5)根据上述第(4)项所述的充气轮胎，上述另外的凸脊(Rb)从上述帘布层最内层开始的厚度比上述轮胎内腔表面的其它区域厚1.0～10mm。

(6)根据上述第(1)项至第(5)项任意一项所述的充气轮胎，将轮胎主体在上述轮胎中心处一分为二后，左右两侧的轮胎重量相等。

(7)根据上述第(1)项至第(6)项任意一项所述的充气轮胎，在内衬层和最内层帘布层之间配置弹性体形成上述凸脊。

(8)根据上述第(7)项所述的充气轮胎，将上述弹性体的tanδ值设为0.15以下。

(9)根据上述第(7)项或第(8)项所述的充气轮胎，上述弹性体的硬度为70～95。

发明的效果

根据本发明，在胎面部的轮胎内腔表面，在从轮胎中心偏向装配轮辋的轮辋槽的位置，以沿轮胎周向延伸的方式形成向轮胎内腔侧突出的凸脊(Ra)，该凸脊(Ra)在轮胎径向上与上述轮辋槽相对并包含其整个宽度，所以在将轮胎内腔设想成环状空气柱时，由于上述凸脊的存在，致使包含上述轮辋槽宽度的区域内的环状空气柱与其它区域内的环状空气柱之间的轮胎周向平均周长差增大，各环状空气柱所发生的空气柱共鸣声的波长差增大，从而空气柱共鸣声的峰值下降，噪音得以减少。

另外，由于上述凸脊(Ra)形成为在轮胎径向上与最靠近胎肩处的周向主槽相对并包含其整个槽宽，从而使胎面部中胎肩区域的刚性增大，所以可通过胎肩部分较大变形时其固有波形模式的固有频率增高来减少中频范围的道路噪音。

附图说明

图1表示对包含本发明实施方式的充气轮胎实施轮辋装配作业后的轮胎和车轮组装体，其中，(a)为子午线剖面图，(b)为(a)中X部分的局部放大图。

图2(a)、(b)分别为对充气轮胎中周向凸脊5(Ra)的轮胎宽度方向扩展范围进行说明的子午线剖面图。

图3为包含本发明其它实施方式的充气轮胎在实施车轮组装后的子午线剖面图。

图4(a)～(f)为对实例1～2、比较例1～4中所用凸脊的配置位置进行模式显示后的轮胎子午线方向剖面图。

图5(a)～(f)为对实例3～4、比较例5～8中所用凸脊的配置位置进行模式显示后的轮胎子午线方向剖面图。

图6为对实例1和比较例1中所获200～250Hz频带附近窄带波形内的空腔共鸣声峰值水平(dB)进行描述的曲线图，其中，实线A是本发明实例1的曲线，虚线B是比较例1的曲线。

附图标记说明

1 充气轮胎

2 轮辋

2f 轮辋凸缘

2w 轮辋槽

3 胎面部

4 周向主槽

4S、4S’ 周向主槽4中，配置在最靠近胎肩处的周向主槽

5 凸脊

5(Ra) 配置在轮辋槽一侧的凸脊

5(Rb) 配置在轮辋槽相反一侧的凸脊

6 胎圈芯

7 帘布层

8 带束层

9 内衬层

10 轮胎侧部

11 胎圈部

C 充气轮胎的中心

D 凸脊的高度(厚度)

W 周向主槽4S、4S’的宽度

Za 凸脊Ra在轮胎宽度方向上的宽度(存在区域)

Zw 轮辋槽底面在轮胎宽度方向上的宽度(存在区域)

具体实施方式

下面，参照图示实施方式，对本发明充气轮胎进行具体说明。

图1中，1为本发明充气轮胎，2为装配在这种充气轮胎1上的轮辋。轮辋2是构成车轮外圈的结构件，在其轴向两端形成轮辋凸缘2f，在从轮辋宽度中心偏向车辆外侧(指车辆装配时的外侧)的位置上形成向径向内侧凹陷的部位即轮辋槽2w。该轮辋槽2w的设置，是为了在轮辋2上装配轮胎时，临时装入胎圈部11的一边。

充气轮胎1在胎面部3的左右两侧具有胎侧部10及胎圈部11，其内侧至少设置一层跨越左右胎圈部11的帘布层7。帘布层7从胎面部3直达左右胎侧部10及胎圈部11，其两端围绕胎圈芯6从轮胎内侧向轮胎外侧折回。在该帘布层7的外圈至少配置两层带束层8，并在最内层帘布层7的内侧配置内衬层9作为防空气渗透层。

在胎面部3的外表面，以轮胎中心C为中心，左右两侧分别配置了多条在轮胎周向上连续的周向主槽4。本发明中，周向主槽是指在轮胎周向上连续的槽，除了该轮胎中最深的槽，还包括深度为最大深度50％以上的槽。周向主槽4的数量优选3条或4条，但只要是多条便不作特别限制。此外，周向主槽4既可位于轮胎中心C上，也可位于偏离轮胎中心C的位置，两种方式均可。

上述充气轮胎1中，在对应胎面部3的轮胎内腔表面，在从轮胎中心C偏向装配轮辋2的轮辋槽2w的位置，以沿轮胎周向延伸的方式形成有向轮胎内腔侧突出且宽度为Za的凸脊5(Ra)，该凸脊5(Ra)在轮胎径向上与轮辋槽相对并包含轮辋槽2w的整个宽度Zw，同时，进而在轮胎径向上与最靠近胎肩处的周向主槽4相对并包含其整个槽宽。

上述凸脊(Ra)对应周向主槽4S的宽度Za如图1(a)所示，更好的是不仅包含周向主槽4S的整个槽宽W，而且还进一步包含从周向主槽4S两端分别向轮胎宽度方向两侧延伸10mm以上的距离L。

由此，因为凸脊(Ra)在轮胎径向上与轮辋槽相对并包含轮辋槽2w的整个宽度Zw，且形成为沿轮胎周向延伸，所以在将轮胎内腔设想成环状空气柱时，由于上述凸脊(Ra)的存在，致使包含上述轮辋槽宽度的区域内的环状空气柱与其它区域内的环状空气柱之间的轮胎周向平均周长差增大，各环状空气柱所发生的空气柱共鸣声的波长差增大，从而空气柱共鸣声的峰值下降，噪音得以减少。

凸脊5(Ra)的厚度(高度)D是形成为，从帘布层7最内层开始的厚度比轮胎内腔洞表面的其它区域厚1.0～10mm。该厚度差优选1.2～8.0mm，更优选1.5～6.0mm。凸脊5的厚度差若小于1.0mm，将无法获得减少空腔共鸣声及道路噪音的效果。若大于10mm，则会由于轮胎重量的增加而导致滚动阻力加大。

如上所述，关于本发明空气轮胎中设置的凸脊Ra在轮胎宽度方向上的宽度Za，是在轮胎径向上与轮辋槽2w相对并包含轮辋槽的整个宽度Zw，且必须在轮胎径向上与最外侧胎肩处的周向主槽4S相对并包含其整个槽宽W，但作为该凸脊Ra宽度Za在轮胎宽度方向上的胎肩一侧端部R1的界限，优选比交点C更靠近轮胎中心一侧，该交点C是从带束层8最宽处端部8E向帘布层7引垂线后形成的交点。其位置关系如图1(b)所示。如果凸脊5(Ra)宽度Za在胎肩一侧的端部R1延伸到上述交点C的外侧，则轮胎侧面刚性增加，乘坐舒适性将变差，而且轮胎滚动阻力也会加大。

另外，当充气轮胎在轮胎中心C上没有周向主槽4时，如图2(a)所示，凸脊5(Ra)宽度Za在轮胎中心一侧的端部R2优选延伸至轮胎中心C上。此时端部R2即使越过轮胎中心延伸到相反一侧，空腔共鸣声的减低效果也已基本饱和，且滚动阻力随重量增加而加大、成本提高等缺点将会增多。

另外，当充气轮胎在轮胎中心C上存在周向主槽4时，如图2(b)所示，凸脊5(Ra)中靠近轮胎中心的端部R2优选延伸至以下区域：从轮胎中心C上周向主槽4的与轮辋槽2w呈相反一侧的槽端向同一相反侧延伸15mm的区域。这是因为将凸脊宽度Za延伸至轮胎中心主槽的下方后，可获得减少中频范围道路噪音的效果。但即使再进一步向轮辋槽Zw的相反一侧延伸，空腔共鸣声的减低效果也已趋于饱和，且会导致滚动阻力随重量增加而加大、成本提高等问题。

关于本发明充气轮胎中设置的凸脊，除了在上述轮辋槽一侧设置上述凸脊5(Ra)，如图3所示，也可按照沿轮胎周向延伸的方式形成另外的凸脊5(Rb)，该凸脊5(Rb)夹住轮胎中心，在轮胎径向上与相反一侧的最靠近胎肩处的周向主槽4S’相对并包含其整个槽宽，由此可进一步提高中频范围道路噪音的减低效果。

该凸脊5(Rb)的高度与上述凸脊5(Ra)相同。另外，其在轮胎宽度方向上的宽度Za’必须至少包括最靠近胎肩处的周向主槽4S’的整个槽宽，但如图3所示，可优选进一步包含从最靠近胎肩处的周向主槽4S’的两侧槽端分别向两侧延伸10mm的距离L’。由此，可进一步提高中频范围道路噪音的减低效果。

通过这种夹住轮胎中心C、在其两侧配置凸脊5(Ra)和5(Rb)的方法，虽然重量与只在轮辋槽一侧配置凸脊Ra的情形相比有所增加，但中频范围道路噪音的减低效果非常明显。

本发明中，优选凸脊5(Ra、Rb)的形成方式都是在最内层帘布层7与内衬层9之间配置弹性体。

该弹性体的tanδ最好取0.15以下的值，tanδ若大于0.15，则滚动阻力将增大。该弹性体的硬度优选70～95，更优选72～85。此处，硬度是依据JIS K6253标准的测定值，tanδ是采用粘弹性分光仪在频率20Hz、初始变形10％、残留变形±2％、温度60℃的条件下测定的值。

之所以优选在最内层帘布层7的内侧配置弹性体，是因为若配置在帘布层7的内侧，则不用增加帘布层和带束层在轮胎宽度方向上的长度，从而具有制造简便、成本低廉等优点。此外，之所以优选形成在内衬层9的外侧，是因为该凸脊5的表面(露向内腔一侧的面)同时也是为了能达到减低共鸣噪声的效果，从而优选内衬层9能成为声音的分界面。

除此之外，作为凸脊的形成方法，也可通过在该部位加厚内衬层9来形成凸脊5。或者，也可在帘布层7和内衬层9之间配置一个能构成凸脊的片状物。再者，还可在轮胎制造完毕后，在轮胎内面粘贴凸脊独立体。此外，也可在形成刚性芯子型凸脊或气囊型凸脊的部位使用有槽构件。

形成凸脊5的材料并无特别限制，可优选使用橡胶或树脂等。此外，也可使用泡沫材料或空心结构材料等。

凸脊在轮胎子午线方向上的剖面形状可以是如图所示的实质性梯形，或者是高度较缓的等腰三角形、同样高度较缓的直角三角形、近似长方形、半圆形等形状中的任一种，但从生产稳定性及性能长期维持性等方面考虑，优选梯形、高度较缓的等腰三角形、圆弧形或近似长方形等。

如上所述，在轮胎内腔一侧表面设置凸脊Ra、Rb的本发明充气轮胎中，优选从轮胎中心C面将轮胎主体一分为二后，两侧的轮胎重量相等。如此形成后，高速旋转时的轮胎轮廓(上拱)将在宽度方向上大致对称，从而可减少低速旋转时至高速旋转时的轮胎特性变化。

作为使轮胎中心C两侧重量相等的方法，可通过改变上述凸脊的大小、材质、形状等进行调整。因此，本发明可同时考虑尽量使该轮胎中心C两侧的轮胎重量相等，将凸脊设置在一侧或两侧。而本发明中的“轮胎中心C两侧的轮胎重量相等”是指其两侧的轮胎重量差在3％以内。

实例

(I)在轮胎中心上没有主槽的轮胎

实例1～2、比较例1～4

准备好本发明的2种充气轮胎(实例1、2)和本发明以外的4种充气轮胎(比较例1～4)共6种轮胎，然后在17x7J车轮上安装轮辋，根据JATMA标准采用正规内压进行充气，上述轮胎均具有不位于轮胎中心上的四条周向主槽，轮胎尺寸为215/55R17，各轮胎中的凸脊有无情况各不相同，进而即使有凸脊其配置位置及尺寸等也各不相同。

实例和比较例中，凸脊是由弹性体(JIS硬度：74、tanδ：0.13、比重：1.10)形成。各实例和比较例中，凸脊是按图4(a)～(f)所示位置配置，均设置在帘布层的内侧且位于内衬层的外侧。详细内容如表1所示。

评价时，针对空腔共鸣声和道路噪音的减低、以及各效果的有无和大小进行了测定和评价。测定方法如下所述。

实例1和比较例1中获得的200～250Hz附近窄带波形内的空腔共鸣声峰值水平(dB)曲线如图6所示。实线A是本发明实例1的曲线，虚线B是比较例1的曲线。

由图6可知，通过本发明，空腔共鸣声峰值水平(dB)获得了数分贝的改善。这对于车箱这种狭窄空间内的噪音水平而言是非常大的效果，因此通过本发明充气轮胎可带来舒适安全的驾驶。

(1)空腔共鸣声

将各试验轮胎安装到排气量2000cc的日本国产FR型车上，以时速60km/h行驶，测定车辆的声压水平，并求得200～250Hz附近窄带波形内的空腔共鸣声峰值水平(dB)。

(2)道路噪音

将各试验轮胎安装到排气量2000cc的日本国产FR型车上，以时速60km/h行驶，测定车辆的声压水平，并求得位于1/3倍频程处的315Hz频段噪音分贝值(dB)。

(II)在轮胎中心上存在主槽的轮胎

实例3～4、比较例5～8

共准备6种轮胎，这些轮胎均具有3条周向主槽，其中一条周向主槽位于轮胎中心上，轮胎尺寸为215/55R17。各轮胎中的凸脊有无情况各不相同，进而即使有凸脊其配置位置及尺寸等也各不相同，准备好这些本发明的2种充气轮胎(实例3、4)和本发明以外的4种充气轮胎(比较例5～8)共6种轮胎后，在17x7J车轮上安装轮辋，根据JATMA标准采用正规内压进行充气。

各实例和比较例中，凸脊是由弹性体(JIS硬度：74、tanδ：0.13、比重：0.10)形成。各实例和比较例中，凸脊是按图5(a)～(f)所示位置配置，均设置在帘布层的内侧且位于内衬层的外侧。详细内容如表2所示。

评价时，针对空腔共鸣声和道路噪音的减低、以及各效果的有无和大小，采用上述方法进行了测定和评价。

Claims

1.一种充气轮胎，在横跨左右胎圈部的帘布层外圈配置带束层和胎面部，在该胎面部外表面设置多条沿轮胎周向伸展的周向主槽，其特征在于：

在上述胎面部的轮胎内腔表面，在从轮胎中心偏向装配轮辋的轮辋槽的位置，以沿轮胎周向延伸的方式形成在与轮胎径向相反的方向上向轮胎内腔侧突出的凸脊(Ra)，该凸脊(Ra)包含上述轮辋槽的整个宽度与离胎肩最远处的周向主槽的整个宽度，

并且上述凸脊(Ra)在轮胎宽度方向上的胎肩一侧端部位置，比从上述带束层最宽处端部向上述帘布层引垂线后形成的交点更靠近轮胎中心一侧，同时，当上述轮胎中心上没有上述周向主槽时，上述凸脊(Ra)中靠轮胎中心一侧的端部延伸至上述轮胎中心上，当上述轮胎中心上存在上述周向主槽时，上述凸脊(Ra)中靠轮胎中心一侧的端部延伸至从上述轮胎中心上周向主槽的与上述轮辋槽呈相反一侧的槽端向同一相反侧偏移15mm的位置。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于：上述凸脊(Ra)从上述帘布层最内层开始的厚度比上述轮胎内腔表面的其它区域厚1.0～10mm。

3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于：在上述轮胎中心的与上述轮辋槽相反的一侧，以沿轮胎周向延伸的方式形成在与轮胎径向相反的方向上向轮胎内腔侧突出的另外的凸脊(Rb)，该凸脊(Rb)包含在上述轮胎中心的与上述轮辋槽相反的一侧的离胎肩最远处的周向主槽的整个宽度。

4.根据权利要求3所述的充气轮胎，其特征在于：上述另外的凸脊(Rb)从上述帘布层最内层开始的厚度比上述轮胎内腔表面的其它区域厚1.0～10mm。

5.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于：将轮胎主体在上述轮胎中心处一分为二后，左右两侧的轮胎重量相等。

6.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于：在内衬层和最内层帘布层之间配置弹性体形成上述凸脊。

7.根据权利要求6所述的充气轮胎，其特征在于：将上述弹性体的tanδ值设为0.15以下。

8.根据权利要求6所述的充气轮胎，其特征在于：上述弹性体的硬度为70～95。