CN102216061A - 修正轮胎-车轮组件的力变化和振动的成分 - Google Patents

Abstract

本发明包括用于改进地修正轮胎-车轮组件的力变化和/或频率的设备和方法。在特定的实施例中，本发明包括用于在充气轮胎-车轮组件内改进地修正力变化和/或振动衰减的系统，所述系统包括：充气轮胎-车轮组件；和多个定位在轮胎-车轮组件内的阻尼微粒，其中所述微粒由至少一个能量衰减的粘弹性材料形成。在其他的实施例中，本发明包括用于改进充气轮胎-车轮组件的力变化和振动的均衡的方法，所述方法包括如下步骤：提供充气轮胎-车轮组件，提供多个冲击阻尼微粒，其中微粒由至少一个能量衰减的粘弹性材料形成，且将所述多个微粒以可自由移动的关系放置在所述轮胎-车轮组件内的加压室内。

Description

修正轮胎-车轮组件的力变化和振动的成分

本申请要求了2008年10月29日提交的美国临时专利申请No.61/109,342的优先权和权益，其公开在此通过引用完整地合并。

发明背景

技术领域

本发明涉及用于在轮胎和车轮(“轮胎-车轮”)组件的运行期间降低作用在充气轮胎和/或车轮上的力变化和/或振动的包括多个微粒的成分。在更具体的实施例中，成分放置在轮胎-车轮组件的加压室内，以用于在轮胎-车轮组件在运行期间旋转时降低作用在轮胎上的任何力变化和/或振动。

背景技术

轮胎被车辆使用以改进车辆的操纵性和乘适性。然而，轮胎暴露于异常情况和扰动，这导致作用在轮胎上且最终作用在车辆上的力变化和振动。最终，力变化和振动降低了车辆的操纵性、稳定性和乘适性，同时也导致过度的轮胎磨损。因此，一般地希望如果不能消除也降低作用在轮胎、轮胎-车轮组件上且最终作用在车辆上的力变化和振动。

车辆一般地包括非簧载质量和簧载质量。非簧载质量一般地包括车辆的不由车辆悬架系统支承的部分，例如轮胎-车轮组件、转向节、制动器和车桥。相反，簧载质量一般地包括由车辆悬架系统支承的车辆的剩余部分。非簧载质量可易于受到来自多种来源的扰动和振动，例如磨损的接头、车轮不对齐、车轮不均匀和制动阻力。扰动和振动也可来自轮胎，这可由于轮胎缺陷，例如轮胎不平衡、轮胎不均匀和不规则的胎面磨损导致。

轮胎不平衡一般地由于相对于轮胎的旋转轴线围绕轮胎的重量不均匀分布导致。在轮胎重量从一侧到另一侧不均匀时，或沿轮胎横向不均匀时也可产生不平衡。轮胎不平衡可通过在特定的位置处放置附加的重量以提供重量围绕轮胎的平衡的分布来解决。例如可用夹子夹住的铅重或铅带重的平衡重经常用于修正轮胎的不平衡，且使得轮胎-车轮组件平衡。平衡重由平衡机指引被施加到车轮上适当位置。也可通过将多个微粒或粉末状材料插入到轮胎的加压室内而实现平衡，所述材料被离心力压靠在轮胎内表面上以修正任何不平衡。然而，即使轮胎-车轮组件的很好的平衡也不能保证轮胎将不暴露于其他扰动和振动。即使良好地平衡的轮胎也可能具有严重的振动，这可能由于轮胎内的不均匀导致。因此，平衡的轮胎-车轮组件不一定能修正在车辆运行期间影响轮胎-车轮组件的不均匀。

轮胎不均匀是轮胎的形状和构造的缺陷。不均匀影响了轮胎的性能，且因此其效果可通过确定加载的轮胎的特定的动力学特性来测量和量化。不均匀也导致了通过其印迹B作用在轮胎11上的力的变化。例如，轮胎可具有特定的锥度，这具有使轮胎类似于锥体滚动的趋势，以此轮胎当在载荷下旋转时横向平移。轮胎也可能经历帘布跑偏，这也量化了轮胎在其运行期间横向平移的趋势；然而，与轮胎的物理形状相对比，这是由于在轮胎内轮胎部件的方向性布置。因此，当轮胎在载荷下旋转时可能由轮胎施加了力变化，这意味着当具有不同的弹簧常数的轮胎的部分进入且离开轮胎印迹(轮胎的接合轮胎在其上运行的表面的部分)时，可通过轮胎施加不同的力水平。不均匀通过力变化机测量。

力变化可能在相对于轮胎的不同的方向上发生，且相应地可量化为径向(垂直)、横向(一侧到另一侧)和切向(前后)力变化。径向力变化垂直于轮胎旋转轴线沿垂直轴线作用，所述垂直轴线从轮胎在其上运行的表面向上延伸且通过轮胎的中心。径向力在垂直方向(例如，车轮“跳动”方向)最强，例如在轮胎的第一阶简谐振动期间。由于例如在旋转的轮胎中的净质量不平衡的径向离心力，径向力也可以具有水平(前后，或“猛冲”)分量。横向力变化相对于轮胎的旋转轴线轴向地指向，而切向力变化垂直于径向力和横向力变化方向指向，这一般地在轮胎的向前方向和向后方向的轮胎行程中出现。横向力导致轮胎摇晃或恒定的转向力。切向力或前后力一般地在轮胎行程的方向上，或换言之在与轮胎的外圆周(例如，胎面表面)相切且垂直于轮胎的旋转轴线(因此，也垂直于径向力和横向力)的方向上，沿轮胎印迹作用。切向力变化作为轮胎上的“推拉”效应被感受到。力变化也可以由于轮胎-车轮组件的不对齐而发生。

因为轮胎支承车辆的簧载质量，所以由轮胎所经受的任何动力学不规则性或扰动将导致不希望的扰动和振动传递到车辆的簧载质量，且可能导致不希望的或恶劣的车辆乘适性，以及车辆操纵性和稳定性的降低。严重的振动可能导致危险的情况，例如车轮跳动或弹跳和车轮摆振(从一侧到另一侧的震动)。径向力变化一般地不与速度相关，而前/后力变化可能明显地随速度变化。切向力变化一般地在40mph以下不明显；然而，轮胎在60mph以上旋转时，切向力变化超过径向力变化作为平衡轮胎的不可接受的振动的主导因素，且在接近80mph的速度下切向力可能迅速地增加到径向力变化的两倍的幅度。目前，没有用于降低切向力变化的可行的方法。

已开发了修正过度的力变化的方法，这通过从胎肩和/或胎面的中心区域通过例如研磨去除橡胶来实现。这些方法通常以力变化或不均匀机器进行，所述机器包括用于使测试轮胎在自由旋转的加载转鼓的表面上旋转的组件。此布置导致加载转鼓以取决于由旋转的轮胎施加的力的方式移动，因此可通过合适地布置测量装置来测量力。计算机解读力测量值且由计算机控制的研磨机从胎面去除橡胶。然而，轮胎研磨具有一定的缺点。例如，研磨可能降低轮胎的使用胎面寿命，这可能使得轮胎在视觉上不美观或可能导致当轮胎在车辆上使用时形成不规则的磨损。研究已显示，研磨不降低切向力变化(Dorfi，“Tire Non-Uniformities and Steering Wheel Vibrations”，Tire Science & Technology，TSTCA，Vol.33，No.2，April-June，2005 p 90-91)。实际上，轮胎的研磨还可能增加轮胎内的切向力变化。

目前，需要有效地降低轮胎力变化以及通过轮胎传播的振动。这将会允许使用具有过度的力变化的轮胎。例如，具有过度力变化的新轮胎可被使用而非丢弃。另外，需要降低和/或修正在轮胎的寿命期间形成的力变化和振动，例如由于轮胎磨损或车辆部件不对齐所导致的力变化和振动，其中在形成任何这样的力变化和/或振动时可同时进行这样的降低和/或修正(即，在识别到性能问题之后不拆卸来分析和/或修正每个这样的轮胎)。也存在降低滚动阻力且降低轮胎印迹处的冲击能量损失的需求。

发明内容

本发明包括用于改进地修正轮胎-车轮组件的力变化和/或频率的设备和方法。在特定的实施例中，本发明包括用于改进地修正充气轮胎-车轮组件中的力变化和/或振动衰减的系统，所述系统包括：适合于放置在轮胎-车轮组件内的多个阻尼微粒，其中所述微粒由至少一个能量衰减粘弹性材料形成。在特定的实施例中，系统包括充气轮胎-车轮组件。

在其他实施例中，本发明包括用于改进地均衡充气轮胎-车轮组件的力变化和振动的方法，所述方法包括如下步骤：提供充气轮胎-车轮组件；提供多个冲击阻尼微粒，其中微粒由至少一个能量衰减粘弹性材料形成；以及，将所述多个微粒以可自由移动的关系放置在所述轮胎-车轮组件内的加压室内，以当轮胎-车轮组件旋转时改进轮胎-车轮组件的任何力变化和/或振动的均衡。在另外的实施例中，方法包括确定轮胎-车轮组件具有待修正(即，待被修正)的力变化的步骤。在再另外的实施例中，方法包括在执行放置步骤之后使轮胎-车轮组件在载荷下旋转的步骤，其中所述多个阻尼微粒定位为均衡所述轮胎-车轮组件的力变化和/或振动。

本发明的前述的和其他的目的、特征和优点将从对于本发明的特定实施例的如下更详细的描述中明了，如在附图中所图示，其中类似的附图标号代表本发明的类似的部分。

附图说明

图1示出了车辆的单独的车轮模型，其中示出了簧载质量和非簧载质量的关系；

图2是常规的轮胎-车轮组件的不完整侧视图，包括由轮辋支承的轮胎，且图中图示了胎面的静止在且支撑在例如道路的相关的支承表面上的下部分或“印迹”；

图3是包括图2的轮胎-车轮组件的车辆的常规的后位置非簧载质量的轴向垂直横截面视图，且图中另外地图示了当轮胎在载荷下静止在道路表面上时印迹的横向范围；

图4是图3的轮胎-车轮组件在旋转期间的横截面视图，且图示了当轮胎旋转时在轮胎和道路表面之间反作用的多个具有不同变化或幅度的径向载荷力，且图示了其中微粒混合物与变化的径向冲击力成比例地被促使到位的方式；

图5是曲线图，图示了在根据图4的均衡期间当在滚动/运行条件下时冲击力与微粒混合物相对于轮胎的位置的关系；

图6是平衡成分的曲线图，且图中图示了如在本发明中描述的多模式的概念；和

图7是类似于图6的曲线图，且进一步图示了如在本发明中描述的多模式的概念。

具体实施方式

首先参考附图的图1，图中示出了车辆的单个车轮模型，其中符号Ms指示了簧载车辆结构的质量(在下文中称为簧载质量)，且Mu指示了非簧载结构的质量(在下文中称为非簧载质量)。非簧载质量Mu一般地包括车辆的不被车辆悬架系统支承的所有部分，例如轮胎-车轮组件，转向节，制动器和车桥。相反地，簧载质量Ms是车辆的由车辆悬架系统支承的所有部分。符号Ks指示了车辆弹簧的弹簧常数，且Cs指示了减震器的阻尼力。非簧载质量Mu可能容易受到来自多种来源的扰动和振动，所述来源例如为磨损的接头、车轮不对齐、制动阻力、不规则的轮胎磨损等。车辆的轮胎是弹性的且将车辆的簧载质量Ms支承在道路表面上，如通过轮胎的弹簧刚度Kt表示。任何轮胎或车轮的不均匀导致变化的弹簧刚度Kt，这当轮胎旋转时可能导致非簧载质量Mu的振动。此外，任何在轮胎运行期间被轮胎遇到的障碍物导致冲击，所述冲击导致力变化和振动，所述力变化和振动传播通过轮胎且最终到达车辆的簧载质量Ms。在每个情况中，振动和/或力变化传递到簧载质量Ms，因此降低了车轮的乘适性、稳定性和/或操纵性。

现在参考附图的图2和图3，图中图示了轮胎-车轮组件10，所述轮胎-车轮组件10是参考图1的非簧载质量Mu的元件。轮胎11和具有轮胎充气阀的车轮(即轮辋)12限定了轮胎-车轮组件10。当在例如为地面或道路表面的运行表面R上静止或行驶时在载荷下，轮胎趋向于径向挠曲，且侧壁SW1、SW2(图2、图3和图4)趋向于向外凸出。挠曲量将取决于轮胎构造和充气以及作用在轮胎11上的载荷而变化。

轮胎11以胎面T接合运行表面R，所述胎面当被促使靠着运行表面R时形成印迹B。印迹B形成了长度为L且横向宽度为W的形状。轮胎11也包括胎圈B1、B2，以用于将轮胎11固定在车轮12上。由于轮胎变形、胎面压缩和/或摩擦损失，轮胎11在载荷下抵抗滚动。因此，每个轮胎11当在载荷下运行时具有可测量的滚动阻力。

与车辆的非簧载质量Mu相关的不均匀性的修正对应降低不希望的振动是有益的，所述振动对于车辆及其轮胎的操纵性、寿命和整体性能是有害的。如果不均匀性不被修正，则过度的力变化可能导致过度的振动和/或小于最优车辆操纵性、稳定性和乘适性，以及轮胎和其他车辆部件的过度磨损。如前所述，不均匀性和振动可能即使在轮胎-车轮组件10被平衡(即，以重量被质量平衡)时也存在，因为不均匀性可能独立地存在于轮胎内，和/或例如由于制动阻力、磨损的转向或悬架链接件、改变的道路条件、轮胎磨损或不对齐和冲击在障碍物(“障碍物冲击”)上的一个或多个轮胎导致。因此，存在降低、最小化和/或修正在轮胎-车轮组件10运行期间出现的力变化和振动且在短时间周期内实现此修正(即，将形成这些力和振动修正所需的响应时间最小化)的当前需求。此响应周期也称为恢复期。可确定轮胎-车轮组件内存在力变化且甚至确定所述力变化的量，或甚至分开地确定轮胎或车轮，这通过使用任何已知的工业中的手段进行，例如使用力变化机，或简单地通过使用轮胎-车轮组件安装到其上的车辆进行。

为明显降低、最小化或修正轮胎内的力变化和振动，将由能量吸收或衰减的粘弹性材料形成的多个粒子(或微粒)20插入到轮胎-车轮组件10内的加压室I内。加压室I一般地定位在轮胎11和车轮12之间。阻尼微粒20能够降低径向、横向且甚至切向力变化，且降低或衰减通过轮胎11和车辆的非簧载质量Mu作用的振动。阻尼微粒20也可降低轮胎滚动阻力。因为微粒20在加压室I内自由流动，所以微粒20能够在室内按需要地改变其位置，以适合于且降低可能在轮胎11运行期间生成的任何力变化和/或振动。除降低力变化外，多个微粒也可改进和/或修正轮胎11和/或车轮12的任何重量不平衡，而作为使用例如铅重的其他轮胎平衡产品的替代。然而，轮胎平衡重也可与微粒20一起使用。

多个微粒20可通过轮胎加压阀插入到压力室I内；然而，在其他实施例中，微粒20可不通过加压阀提供，因为微粒20的尺寸大于阀开口。因此，在轮胎完全安装在车轮12上之前将微粒20放置到室I内。在这样的实施例中，微粒20可以自由地放置到轮胎11内，或可以以集合形式放置在轮胎11内，例如在可降解的包内或作为微粒20的团块放置在轮胎11内。包或团块在随后的轮胎运行期间因为轮胎发热和/或因为在此运行期间的翻转而瓦解。此过程可对于车辆的每个轮胎-车轮组件10重复，且一旦完成则每个轮胎-车轮组件10可以以降低的力变化和振动旋转，所述力变化和振动被微粒20衰减和/或吸收。

现在参考微粒20的成分，微粒20的至少一部分(即特定的量)可由吸收能量的或衰减能量的粘弹性材料形成。因为粘弹性材料具有很小的反作用性(即提供非常小的反作用弹性)，所以微粒20可更迅速地沿轮胎定位，且还可在轮胎运行期间更好地维持任何这样的位置以修正轮胎力变化。此外，阻尼特性也可吸收通过轮胎11传递的任何振动。粘弹性材料同时具有弹性和粘性特性。例如，当施加载荷到纯弹性材料时，在材料的相应的应变期间存储的所有能量在移除载荷之后被返回。相反，纯粘性材料在相应的载荷移除后不返回任何存储的应变能以提供纯阻尼。因此，粘弹性材料将弹性行为和粘性行为组合以提供能量衰减材料，所述能量衰减材料能吸收能量以降低作用在轮胎-车轮组件10上的或通过轮胎-车轮组件10产生的冲击力和振动。

粘弹性材料的阻尼特性可量化为具有存储模量E’和损失模量E”。存储模量E’涉及粘弹性材料的弹性行为(即弹性响应)，而损失模量E”涉及粘弹性材料的粘性行为(即粘性响应)，或换言之，涉及材料的耗散能量的能力。通常，阻尼特性通过delta的正切函数(tan delta或tanδ)量化，所述delta的正切是损失模量E”(即粘性响应)与存储模量E’(即弹性响应)的比值，或E”/E’。Tan delta是迟滞作用的量度，它是通过粘弹性弹性体在周期变形(加载和卸载)期间耗散的能量的量度。使用delta的正切来表征材料的粘弹性特性对于本领域一般技术人员是熟知的。Tan delta越高则能量损失越高。对于理想的弹性材料或聚合物，tan delta等于零。Tan delta受到温度以及材料结构的影响，例如受到结晶度、交联和分子质量的影响。因为在轮胎运行期间充气轮胎经受的温度范围已知为从环境温度至数百度，所以能量衰减材料可选择为具有希望的delta正切值以用于在意图的轮胎温度范围中使用。

在特定的实施例中，微粒20由具有希望的迟滞或能量吸收或力衰减特性的粘弹性材料形成。在一个实施例中，微粒20由Sorbothane

形成，所述Sorbothane

是由位于Kent，Ohio的Sorbothane，Inc.制造的粘弹性的氨基甲酸脂聚合物材料。对于在环境温度下具有30Shore 00的硬度计值的Sorbothane材料，这样的材料的特征在于其tan delta值为：在5Hz激励下大约0.30，在15Hz激励下大约0.38，且在30Hz激励下大约0.45，所述每个值在2％应变和20％压缩下获得。对于在环境温度下具有50Shore 00的硬度计值的Sorbothane

材料，这样的材料的特征在于其tan delta值为：在5Hz激励下大约0.56，在15Hz激励下大约0.58，且在30Hz激励下大约0.57，所述每个值在2％应变和20％压缩下获得。对于在环境温度下具有70Shore 00的硬度计值的Sorbothane

材料，这样的材料的特征在于其tan delta值为：在5Hz激励下大约0.56，在15Hz激励下大约0.60，且在30Hz激励下大约0.59，所述每个值在2％应变和20％压缩下获得。环境温度是室温，所述室温一般地大致在60至80华氏度之间，这意味着所述室温可略微更高或更低。其他的粘弹性或粘性材料可作为Sorbothane

的替代使用。例如，聚合物可以是热塑性的硫化橡胶，它包括聚丙烯和硫化乙烯丙烯二烯单体，其中聚丙烯是热塑性硫化橡胶的连续相。一个这样的材料是由DSM制造的Sarlink

。在另一个实施例中，聚合物可以是粘弹性材料，所述粘弹性材料包括丁基和氯丁二烯聚合物的无定形混合物，例如NAVCOM^TM，这是Allsop/Sims Vibration的产品。在其他实施例中，用于形成微粒20的粘弹性材料可以是聚氯乙烯。

已构思可使用具有不同于以上所述的正切delta的粘弹性材料。例如，微粒20可由在环境温度下具有30Shore 00的硬度计值的粘弹性材料形成，这样的材料的特征在于其tan delta值为：在5Hz激励下至少大约0.15或0.20，在15Hz激励下至少大约0.20或0.25，和/或在30Hz激励下至少大约0.30或0.35，所述每个值在2％应变和20％压缩下获得。微粒20也可由在环境温度下具有50Shore 00的硬度计值的粘弹性材料形成，这样的材料的特征在于其tan delta值为：在5Hz激励下大约0.30或0.35，在15Hz激励下大约0.40或0.45，和/或在30Hz激励下大约0.40或0.45，所述每个值在2％应变和20％压缩下获得。微粒20也可由在环境温度下具有70Shore 00的硬度计值的粘弹性材料形成，这样的材料的特征在于其tan delta值为：在5Hz激励下至少大约0.40或0.45，在15Hz激励下至少大约0.45或0.50，和/或在30Hz激励下至少大约0.45或0.50，所述每个值在2％应变和20％压缩下获得。环境温度是室温，所述室温一般地大致在60至80华氏度之间，这意味着所述室温可略微更高或更低。

在其他实施例中，微粒20由根据预定的最小比重选择的能量衰减材料形成。比重定义为在特定的温度和压力下给定的固体或液体物质的密度与水的密度的比值。比重大于一的物质比水密度大，因此(忽略表面张力作用)这样的物质将沉入水中，且比重小于一的物质比水密度小，因此将漂浮在水中。在一个实施例中，可利用具有至少0.90的最小比重的物质。在其他实施例中，比重至少大致为1.1或至少大致为1.3。然而，可构思的是可使用具有其他比重的材料。

在再另一个实施例中，微粒20通过根据预定的硬度计值选择的能量衰减材料形成。硬度计值是材料硬度的测量值。在特定的实施例中，微粒20由硬度计值大致为70Shore 00或更小，50Shore 00或更小，或30Shore 00或更小的材料形成。在其他实施例中，硬度计值大致为70Shore A或更小，50Shore A或更小，或30Shore A或更小。然而，可构思的是可使用具有其他硬度计值的材料。在特定的实施例中，具有更低的硬度计值的微粒20的尺寸为小于具有更大尺寸的微粒20。

充气轮胎以空气或其他气体加压，通常通过具有在加压室I和轮胎11的外侧之间延伸的通道的阀杆加压。目前，过滤器与阀杆一起使用以防止微粒20从加压室的意外的释放，和/或另外防止微粒20变得卡在阀杆内。为消除过滤器的使用，在特定的实施例中，微粒20具有大于阀杆的通道的预先确定的最小微粒尺寸或直径。在特定的实施例中，微粒20至少具有0.1875英寸的直径，或至少0.25英寸的直径。在其他实施例中，微粒20具有大致等于至少0.50英寸的直径，大致等于至少0.575英寸的直径，大致等于至少0.600英寸的直径，大致等于至少0.700英寸的直径，大致等于至少0.850英寸的直径，大致等于至少0.950英寸的直径，或大致等于至少1.0英寸的直径。在其他实施例中，微粒20的直径可以是4英寸或更大。具有任何这些尺寸的微粒可由具有在以上提供的段落中描述的材料特性的粘弹性材料形成。

如前所述，振动和力变化可在加载的轮胎运行期间发生，其中力和振动至少部分地由于在轮胎进入和离开轮胎印迹时的轮胎变形而发生。此外，当轮胎冲击到例如存在于运行或道路表面R上的凹坑或其他物体时发生力和振动。因此，通过提供在轮胎的加压室内自由运行的微粒20，微粒20能够迁移到轮胎的特定的内部表面以用于至少部分地修正作用在轮胎内和/或轮胎上的力变化和振动的目的。此外，通过允许微粒20吸收和/或干扰作用在轮胎11内和轮胎11上的振动(即频率)和力的至少部分，微粒20的能量吸收特性改进了微粒的有效性。这不仅继续允许微粒20作为微粒阻尼器运行，以此微粒通过冲击轮胎的表面以干扰不希望的力和/或振动而使力和振动衰减，而且还提供了也衰减力和振动的材料。现在，实际上存在两种衰减方式，即微粒(冲击)衰减和材料衰减，每个衰减方式都破坏且破坏性地干扰作用在轮胎11上的力和振动。再进一步，通过利用衰减(吸收能量和力)材料，微粒20在冲击轮胎内表面或另一个微粒之后回弹更小，这允许微粒更迅速地围绕轮胎适应并安置到位。这也可改进轮胎滚动阻力。

滚动阻力是加载的轮胎趋向于阻止滚动的趋势，这至少部分地由于轮胎在进入轮胎印迹时的变形导致。当轮胎进入印迹时，轮胎变形且胎面冲击运行或道路表面R，这生成了阻力以及从印迹延伸的力变化和振动。通过使用在冲击时更容易地吸收能量的微粒20，微粒20能通过吸收力和振动而更好地克服轮胎的阻止滚动的趋势。另外，通过增加存在于加压室I内的微粒20的总量的总重量，在轮胎旋转时通过微粒提供了更大的动量。这对于克服(改进)轮胎11的滚动阻力是有益的，因为附加的动量有益于克服阻止轮胎旋转的力。重量的总体增加通过增加微粒20的尺寸和质量提供，和/或通过增加存在于加压室I内的微粒20的量提供。例如，通过在22英寸直径的轮胎的加压室I内提供20盎司的微粒20，当车辆以大致67英里/小时行驶中轮胎旋转时微粒20提供大致61磅力。相比之下，在相同的轮胎11的加压室I内提供12盎司的微粒20提供大致36磅力。因此，通过在加压室I内提供更大的微粒重量，可降低和/或克服更高水平的力变化和振动，且滚动阻力可由于动量的增加以及力变化和振动的降低而降低。在特定的实施例中，至少大致10盎司的微粒20放置在轿车的轮胎-车轮组件10的加压室I内。在其他实施例中，至少大致15盎司或至少大致20盎司的微粒20放置在轿车的轮胎-车轮组件10的加压室I内。在其他实施例中，例如更小重量的微粒20可放置在摩托车轮胎的加压室I内，或例如更大的量的微粒放置在推土机或飞机轮胎内。也可使用一个或多个平衡重产品，例如铅重，与用于修正力变化和振动的阻尼微粒20同时使用，来修正轮胎或车轮质量不平衡。

参考图4和图5，图中图示了数不清的径向冲击力(Fn)，在轮胎-车轮组件旋转期间所述冲击力在道路R和胎面T之间在下部分或印迹B处连续地反作用。在跨越印迹B的横向宽度W和长度L的实际上无穷多个位置(Pn)处存在无穷多个这样的力Fn，且图4和图5示意性地图示了在各位置P1至P5处的五个这样的冲击力F1至F5。如在图5中示出，可假定力F1至F5相互不同，其原因是例如在特定的冲击力位置处的轮胎磨损、在每个冲击力位置处的道路条件、每个轮胎-车轮组件上的载荷等因素。因此，最小冲击力可能是位置P1处的力F1，而最大冲击力可能是位置P2处的力F2。这些力F1至F5又仅是横向穿过轮胎11在侧壁SW1和SW2之间且周向沿轮胎内部的无数/无穷多个力的示例，这些力连续地形成且当轮胎-车轮组件10旋转时变化。

当这些冲击力在轮胎-车轮组件旋转期间生成时，微粒20作为冲击或微粒阻尼器起作用以提供另外的衰减振动、频率和/或滚动阻力的方式，此外振动、频率和/或滚动阻力中的每个还至少部分地由于用于形成微粒20的粘弹性材料的粘性特性而被吸收，如前文所述。随后，微粒20可取决于冲击力Fn的位置和严重程度从其最初的位置再定位，以修正任何存在的力变化。微粒20的再定位可与冲击力的幅度具有相反的关系。例如，最大力F1(图5)可在位置P1处，且由于这些较大的力F1，可促使微粒20从点P1离开，且最小量的微粒保持在点P1处，因为此处的载荷力最高。相反地，冲击力F可以在冲击力位置点P2处最低，且因此较多的微粒20将保持在此处(图4)。换言之，在最大值或最大冲击力(示例中的F1)的点处，微粒20的量最少，而在最小值力冲击(在示例中的点P2)的点处，微粒20的量可能成比例地增加，因此提供了附加的质量，这可吸收且衰减振动或冲击力Fn。因此，振动或冲击力Fn可促使微粒20连续地从较高的或过度的冲击力F1移动离开，且向最小值冲击力F2的区域处移动。

微粒20可通过这些冲击力Fn径向移动，以及横向和周向移动，但如果单独的力和微粒20的单独的微粒可被隔离，从原因和效果的观点可以说位于最大值冲击力Fn的点处的单独的微粒可理论上从此处移动180度。基本上，对于充分量的微粒20，可变的力Fn通过其冲击造成了在轮胎内部I内的提升效果，这至少部分地将施加在印迹上的径向力变化均衡，直至存在整个轮胎-车轮组件11的总的周向和横向力均衡。因此，由轮胎-车轮组件11造成的滚动力有效地造成了能量或力Fn，该能量或力Fn用于将微粒20定位以实现提升和力均衡以及保证平顺的乘适性。此外，由于微粒20的如下文中所述的特征，在轮胎-车轮组件10旋转时道路谐振可被吸收。

现在参考图6和图7，图中示出了典型的多模式成分的曲线图。曲线图是重量分数(百分率)与微粒直径的关系的图，其中两个图中距离从曲线图的左下方的零点处增加。图6描绘了三模式成分，具有三个不同的微粒直径范围21、22和23。范围分别以标记为24、25和26的每个范围的中心点为中心。范围21和22示出为在区域27处重叠。虽然未示出，但重叠的区域可导致另一个更小的模式，所述模式在范围的相交点处具有峰值微粒重量分数。范围23不与任何其他范围重叠。图7描绘了多模式成分，所述多模式成分具有一个非重叠的微粒直径范围31和三个重叠的微粒直径尺寸32、33和34。范围分别以标记为35、36、37和38的每个范围的中心点为中心。虽然每个组的微粒重量分数大体上与在图6中相同，但范围31的微粒重量分数明显大于其他组。范围32、33和34示出为在区域39和40处重叠。

微粒20可包括具有不同微粒尺寸的微粒的混合物。在一个实施例中，混合物可包括一组具有第一微粒尺寸的微粒和一组具有第二微粒尺寸的微粒。在另一个实施例中，微粒20可包括具有第一尺寸范围的第一组微粒和具有第二尺寸范围的第二组微粒的混合物，其中混合物的微粒尺寸分布的特征在于具有至少两个模式(即分布是多模式的)。即，重量分数与微粒直径或尺寸的关系的图将示出两个或更多的微粒尺寸，或具有相对高的微粒浓度的微粒尺寸范围，它们通过其中不存在微粒或存在很少微粒的微粒尺寸范围的区域分开。在另一个实施例中，微粒20可包括具有三模式微粒尺寸分布的微粒的混合物。在一个这样的实施例中，第一模式可以是至少大致0.550英寸，第二模式可以是至少大致0.575英寸，且第三模式可以是至少大致0.600英寸。在其他实施例中，模式的每个可以包括具有以上在段落32中指出的任何尺寸或直径的微粒20。多模式微粒尺寸分布的益处是较小尺寸的微粒可快速地响应于较小的力，而较大的微粒可响应于较大的力提供另外的能量吸收和力衰减。

当轮胎-车轮组件10在旋转，微粒20可能在组件10内翻转直至组件10和微粒20受到足够的向心力，使得微粒20可“钉在”轮胎11的内部表面上。当在组件10内翻转时，微粒20可能重复地冲击组件10的内表面以及多个微粒20的其他微粒，这可能导致微粒20的表面磨损和变差。因此，微粒20可选择为具有足以防止微粒20当在组件10内翻转时变差的预先确定的硬度或硬度范围。在一个实施例中，微粒20的硬度范围可以从不超过大致30到70Shore 00硬度，或30到70Shore A硬度。

虽然本发明已经参考特定的优选实施例描述，如对于本领域一般技术人员所显见，但可进行一定的改变和修改而不偏离通过如下的权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (40)

1.一种用于在充气轮胎-车轮组件内改进地修正力变化和/或振动衰减的系统，包括：

多个定位在轮胎-车轮组件内的阻尼微粒，

其中所述微粒由至少一种衰减能量的粘弹性材料形成。

2.根据权利要求1所述的系统，其中至少一种能量衰减材料具有至少大致30Shore 00的硬度计值，和在5赫兹激励下至少0.15的delta的正切值，所述值在环境温度下且在2％应变和20％压缩下测得。

3.根据权利要求1所述的系统，其中至少一种能量衰减材料具有至少大致50Shore 00的硬度计值，和在5赫兹激励下至少0.30的delta的正切值，所述值在环境温度下且在2％应变和20％压缩下测得。

4.根据权利要求1所述的系统，其中至少一种能量衰减材料具有至少大致70Shore 00的硬度计值，且在5赫兹激励下至少0.35的delta的正切值，所述值在环境温度下且在2％应变和20％压缩下测得。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述粘弹性阻尼材料是热塑性硫化橡胶。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述热塑性硫化橡胶包括聚丙烯和硫化乙烯丙烯二烯单体的混合物。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述聚丙烯包括所述热塑性硫化橡胶的连续相。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述粘弹性阻尼材料包括丁基和氯丁二烯聚合物的无定形混合物。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一种能量衰减材料具有至少大致0.90的最小值比重。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一种能量衰减材料具有至少大致1.30的最小值比重。

11.根据权利要求1所述的系统，其中阻尼微粒的直径至少为大致0.1875英寸。

12.根据权利要求1所述的系统，其中阻尼微粒的直径至少为大致0.2500英寸。

13.根据权利要求1所述的系统，所述阻尼微粒包括微粒的混合物，所述混合物包括第一直径的微粒和第二直径的微粒。

14.根据权利要求1所述的系统，所述阻尼微粒包括阻尼微粒的混合物，所述混合物包括具有第一尺寸范围的第一组微粒和具有第二尺寸范围的第二组微粒，所述混合物的微粒尺寸分布的特征是具有至少两个模式。

15.根据权利要求1所述的系统，所述阻尼微粒包括阻尼微粒的混合物，所述混合物包括具有第一模式微粒尺寸的第一组微粒，具有第二模式微粒尺寸的第二组微粒，具有第三模式微粒尺寸的第三组微粒。

16.根据权利要求17所述的系统，其中第一模式微粒尺寸至少为0.550英寸，第二模式微粒尺寸至少为0.575英寸，且第三模式微粒尺寸至少为0.600英寸。

17.根据权利要求1所述的系统，其中所述阻尼微粒的硬度为30至70Shore 00。

18.根据权利要求1所述的系统，其中所述阻尼微粒的硬度为30至70Shore A。

19.根据权利要求1所述的系统，其中所述粘弹性材料包括聚氯乙烯。

20.一种用于改进充气轮胎-车轮组件的力变化和/或振动的均衡的方法，所述方法包括如下步骤：

提供充气轮胎-车轮组件；

提供根据权利要求1所述的多个冲击阻尼微粒；和

将所述多个微粒以可自由移动的关系放置在所述轮胎-车轮组件内的加压室内，用以当充气轮胎-车轮组件旋转时改进充气轮胎-车轮组件的力变化和/或振动的均衡。

21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括如下步骤：确定轮胎/车轮组件具有需修正的力变化。

22.根据权利要求21所述的方法，进一步包括如下步骤：将至少一个平衡重沿轮胎-车轮组件放置以基本上修正轮胎-车轮组件内的任何不平衡。

23.根据权利要求20所述的方法，其中至少一种能量衰减材料具有至少大致30Shore 00的硬度计值，和在5赫兹激励下至少0.25的delta的正切值，所述值在环境温度下且在2％应变和20％压缩下测得。

24.根据权利要求20所述的方法，其中至少一种能量衰减材料具有至少大致50Shore 00的硬度计值，和在5赫兹激励下至少0.45的delta的正切值，所述值在环境温度下且在2％应变和20％压缩下测得。

25.根据权利要求20所述的方法，其中至少一种能量衰减材料具有至少大致70Shore 00的硬度计值，和在5赫兹激励下至少0.50的delta的正切值，所述值在环境温度下且在2％应变和20％压缩下测得。

26.根据权利要求20所述的方法，其中所述粘弹性阻尼材料是热塑性硫化橡胶。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述热塑性硫化橡胶包括聚丙烯和硫化乙烯丙烯二烯单体的混合物。

28.根据权利要求27所述的方法，其中所述聚丙烯包括所述热塑性硫化橡胶的连续相。

29.根据权利要求20所述的方法，其中所述粘弹性阻尼材料包括丁基和氯丁二烯聚合物的无定形混合物。

30.根据权利要求20所述的方法，其中所述至少一种能量衰减材料具有至少大致0.90的最小值比重。

31.根据权利要求20所述的方法，其中所述至少一种能量衰减材料具有至少大致1.30的最小值比重。

32.根据权利要求20所述的方法，其中阻尼微粒的直径至少为大致0.1875英寸。

33.根据权利要求20所述的方法，其中阻尼微粒的直径至少为大致0.2500英寸。

34.根据权利要求20所述的方法，所述阻尼微粒包括微粒的混合物，所述混合物包括第一直径的微粒和第二直径的微粒。

35.根据权利要求20所述的方法，所述阻尼微粒包括阻尼微粒的混合物，所述混合物包括具有第一尺寸范围的第一组微粒和具有第二尺寸范围的第二组微粒，所述混合物的微粒尺寸分布的特征是具有至少两个模式。

36.根据权利要求20所述的方法，所述阻尼微粒包括阻尼微粒的混合物，所述混合物包括具有第一模式微粒尺寸的第一组微粒，具有第二模式微粒尺寸的第二组微粒，具有第三模式微粒尺寸的第三组微粒。

37.根据权利要求36所述的方法，其中第一模式微粒尺寸至少为0.550英寸，第二模式微粒尺寸至少为0.575英寸，且第三模式微粒尺寸至少为0.600英寸。

38.根据权利要求20所述的方法，其中所述阻尼微粒的硬度为30至70Shore 00。

39.根据权利要求20所述的方法，其中所述阻尼微粒的硬度为30至70Shore A。

40.根据权利要求20所述的系统，其中所述粘弹性材料包括聚氯乙烯。

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