CN104999864A

CN104999864A - 空腔降噪轮胎

Info

Publication number: CN104999864A
Application number: CN201510047072.6A
Authority: CN
Inventors: 金亨锡; 李钟植; 徐盛镇; 朴平和
Original assignee: Kumho Tire Co Inc
Current assignee: Kumho Tire Co Inc
Priority date: 2014-04-25
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2035-01-29
Also published as: EP2937231B1; US20150306922A1; JP6120887B2; JP2015209198A; US10245901B2; EP2937231A1; CN104999864B

Abstract

本发明涉及一种空腔降噪轮胎，更具体地涉及具有吸声材料的横截面面积和由轮胎内部表面形成的空间的横截面面积之比的空腔降噪轮胎，该比约为23-29％。

Description

空腔降噪轮胎

技术领域

背景技术

一般地，充气轮胎正与在其中填充的空气一起被使用，以便吸收由不平坦的路面引起的振动，从而增加车辆的耐久性并向乘客提供舒适的乘坐。在轮胎中，在将与路面接触的胎面部分上形成包括多个凹坑和槽的胎面花纹，从而增强车辆的转向和驱动能力。

然而，当正在驾驶车辆时，根据道路的曲率和表面激发轮胎，而激发的轮胎引起在包括车轮和轮胎的组件内部(轮胎空腔)的空气中的湍流。在包括车轮和轮胎的组件内部的空气中的湍流引起噪声。由包括车轮和轮胎的组件形成的空间起到引起共振现象的共振箱的作用，从而进一步放大这种噪声。

与轮胎结构相关联的共振频率具有对应于整数倍的声音速度除以空气层圆周长度的轮胎的特定频率。

在韩国专利申请公开No.2008-007086、日本专利No.5078907、日本专利No.3727024、日本专利No.3974437等等中，建议在轮胎的内部放置吸声材料，用于降低由共振引起的噪声。

此外，正在非常恶劣的环境条件下驱动轮胎。连续的冲击、弯曲和伸展正在发生，并且轮胎工作温度也是各种各样的，诸如高温、室温和低温。例如，当制动和加速车辆时，轮胎温度趋于迅速增加，而在正常驾驶期间维持温度在恒定水平，并且在像冬季一样的季节中轮胎温度为低。

在韩国专利申请公开No.2011-0042068中，描述具有4-15％的弹性值的吸声材料。然而，据描述，这种吸声材料的粘弹性性能在70℃到80℃之间的高温下是一致的，但在低温下，必须使用不同的化学物质的发泡剂，从而暗示在低温下不能维持粘弹性。

此外，在日本专利No.3787343和No.4330550中，据描述，可通过使得拉伸强度在70kPa至120kPa或70kPa至160kPa的范围中而增强吸声材料的耐久性。然而，只描述了在室温和高温下用于这种吸声材料的具有高剥离强度(分裂阻力)的双面胶带的应用，但是没有描述在较低温度下用于增强粘合强度的任何装置。

因此，由于关于对于具有降低的空腔噪声的轮胎的常规吸声材料的粘合能力和耐久性的研究不够充足，相当常见的是，由于应力因为由轮胎的振动引起的变形而集中在键合界面上使得吸声材料被剥离，或者吸声材料由于外部温度而被损坏。

此外，虽然在日本专利No.3622957中公开：吸声材料的体积和轮胎内部空腔的总体积的比将大于0.4％，以便增强吸声能力，由于在对应于其高度的吸声材料的顶部区域中的重压缩变形，存在耐久性退化的问题。

此外，在日本专利No.3964878中公开：吸声材料的体积和轮胎内部空腔的总体积的比将是0.4-20％，然而，存在不能最大化吸声能力的问题。

发明内容

考虑到上述情况，本发明的目的是提供一种空腔降噪轮胎，用于最大化空腔降噪效果并且同时维持吸声材料的耐久性。

根据本发明的一个方面，提供有一种空腔降噪轮胎，包括：胎面部分，被布置在胎面部分的每个侧面的胎圈组件，以及用于连接胎面部分和胎圈组件的胎侧部分，其特征在于：轮胎包括布置在其中的吸声材料，并且吸声材料的横截面面积相对于轮胎的内部空腔的横截面面积的比的范围从23％至29％。

优选的是：从吸声材料的左到右测量的底部宽度是从轮胎的左到右测量的最大宽度的55％，并且从吸声材料的左到右测量的顶部宽度是最大宽度的50％

优选的是：在吸声材料的侧面的下部形成垂直的斜面，并在吸声材料的侧面的上部形成倾斜的斜面。

优选的是：在吸声材料的顶部上沿着轮胎的圆周形成多个槽。

优选的是：吸声材料由多孔材料形成，并且正与轮胎接触的吸声材料的区域受到表面处理以具有闭孔结构。

优选的是：在轮胎处使用双面胶带安装吸声材料。

优选的是：吸声材料附连到胎面部分的内部，吸声材料的横截面面积相对于轮胎的内部形成的空间的横截面面积的比的范围从23％至29％，并且吸声材料由多孔材料形成。

优选的是：吸声材料由具有大于20％的弹性的多孔聚氨酯泡沫形成。

优选的是：吸声材料具有大于2.3kgf/cm2的拉伸强度。

优选的是：吸声材料的密度为33-45kg/m3。

优选的是：吸声材料的伸长率大于340％。

优选的是：吸声材料附连到胎面部分的内部，并且如果根据JISK 6401测量，吸声材料由具有大于20％的弹性的多孔聚氨酯泡沫形成。

优选的是：在驾驶时重复吸声材料的压缩和恢复。

附图说明

图1是根据本发明的第一示例性实施例的空腔降噪轮胎的透视图。

图2是根据本发明的第一示例性实施例的空腔降噪轮胎的横截面图。

图3是根据本发明的第一示例性实施例的空腔降噪轮胎的吸声材料的横截面图。

图4是根据本发明的第一示例性实施例的表格和图表，示出用于示例性实施例和比较示例的吸声材料的吸声测试的结果。

图5是示出用于图4中的示例性实施例和比较示例的吸声材料的耐久性测试的结果的表格和图表。

图6至11是根据本发明的各种示例性实施例的吸声材料的横截面。

图12是根据本发明的第二示例性实施例的表格，示出相对于空腔降噪轮胎的吸声材料的物理参数的粘合和低温耐久性测试结果。

图13是根据本发明的第二示例性实施例的表格，示出相对于空腔降噪轮胎的吸声材料的拉伸强度的剥离测试结果。

图14是根据本发明的第二示例性实施例的表格，示出相对于空腔降噪轮胎的吸声材料的弹性的低温耐久性测试结果。

图15是根据本发明的第二示例性实施例的图表，示出在空腔降噪轮胎的剥离测试期间在热冲击的一个周期内的测试室(chamber)温度的变化。

具体实施方式

下文中将参照附图描述本发明的优选示例性实施例。

对于参考，除了下文中将描述的本发明的配置以外，对于和现有技术中的配置相同的配置，将参考前述的现有技术，并且省略详细的描述。

<示例性实施例1>

如图1至5所示，根据本发明的空腔降噪轮胎10包括：胎面部分1；被布置在胎面部分1的两个侧面的胎圈组件2；以及连接胎面部分1和胎圈组件2的胎侧部分3，其中轮胎10进一步包括：被布置在轮胎10的内部的吸声材料5。根据该示例性实施例，吸声材料的横截面面积B相对于由轮胎10的内部表面形成的空间的横截面面积(其等于A+B)的比是23-29％。

如图1所示，轮胎10包括：胎面部分1；被布置在胎面部分1的两个侧面的胎圈组件2；以及连接胎面部分1和胎圈组件2的胎侧部分3。

吸声材料5被安装在胎面部分1的内部，并且被布置在轮胎10的内部。

通过使用双面胶带(此处未示出)，在胎面部分1中安装吸声材料5。

换句话说，双面胶带被布置在吸声材料5和胎面部分1之间。

吸声材料5被形成为具有带状形状，并且它随着两端彼此相遇而变成环。

吸声材料5的横截面面积B相对于由轮胎10的内部表面形成的空间的横截面面积(其等于A+B)的比是23-29％

换句话说，横截面面积比(RA)被表达为：

RA = \frac{B}{A + B} \times 100 (%)

对于吸声材料5，从其左到右测量的底部宽度被形成得比从左到右测量的顶部宽度要长。

从吸声材料5的左到右测量的底部宽度W1是从轮胎10的左到右测量的最大宽度SW的55％，而从吸声材料5的左到右测量的顶部宽度W2是从轮胎10的左到右测量的最大宽度SW的50％。

用于定义从吸声材料5的左到右测量的顶部宽度W2的吸声材料5的左端和右端是与水平线相交的端点，所述水平线通过在波形的最大点和最小点之间的中点，这将在下文中描述。

此外，在吸声材料5的侧面的下部形成垂直的斜面6，并在侧面的上部形成倾斜的斜面7。倾斜的斜面7的高度被形成得大于垂直的斜面6的高度。

由以下等式确定吸声材料5的高度H1：

H 1 = \frac{RA \times SW \times SH \times 0.75}{0.5 \times W 1 + 0.5 \times W 2}

SH是高度，该高度是从轮胎10的底部到顶部的长度。

由以下等式确定垂直的斜面6的高度H2：

H2＝H1×0.5

此外，在吸声材料5的顶部上沿着轮胎10的圆周形成多个(例如四个)槽8，因此吸声材料5的顶部区域被形成为波纹状。因此，吸声材料5的顶部的横截面形状被形成为波浪形。

槽8被形成为弧状，由以下等式确定半径R：

R＝0.0005×(W1)²+0.0475×W1

W1是从吸声材料5的左到右测量的底部宽度。

吸声材料5由多孔聚氨酯泡沫形成。

在吸声材料5中，通过受到表面处理，诸如热处理等，与轮胎10的胎面部分1接触的区域具有闭孔结构(即其中在内部形成细孔但不向外暴露的结构)。在热处理期间，热量被施加到吸声材料51的表面，该表面在与胎面部分接触。

图4中的表格和图表是用于吸声材料5的吸声性能测试的结果。

图5中的表格和图表是用于吸声材料5的耐久性测试的结果。

示例性实施例V3、V4和V5及比较示例V0、V1、V2和V6是吸声材料，该吸声材料由具有不同横截面面积比的多孔聚氨酯泡沫形成。

测试结果示出：对于具有横截面面积比RA是23-29％的吸声材料5，噪声减少达7.88dB、8.32dB、8.58dB，如在示例性实施例中所述，并且同时，耐久性还结果为高，示出是在-20℃的低温下执行的低温耐久性测试结果中所示的303万次、295万次和281万次。

在32psi的气压下执行噪声测试，用真实的车辆(基于大乘客的车辆)的应用的负重，并且使用245/45R19轮胎，以60km/h和80km/h的速度。

使用如下所述的方法执行低温耐久性测试。低温耐久性测试使用低温Ross Flexing测试设备，并且在-20℃以每秒2次的速度执行90度弯曲测试。此外，制备用于低温耐久性测试的试样(testspecimen)，以具有25mm的宽度、15mm的高度和200mm的长度。

如比较示例4中所示的V6，当横截面面积比RA超过32％时，吸声能力良好，然而，耐久性结果为低，比标准轮胎寿命所需的280万次低247万次。

由于取决于轮胎10的内部的吸声材料5的高度(取决于横截面面积比)的顶部区域中发生的严重压缩变形，耐久性退化。

吸声材料可被形成为，对于其顶部和底部具有从左到右测量的相同宽度，并且可在顶部区域上形成波浪形的槽，如图6所示。

吸声材料可被形成为，对于其顶部和底部具有从左到右测量的相同宽度，并且可在顶部区域上形成两个槽，其中在每个侧面上形成倾斜的表面，使得向上加宽槽的宽度，如图7所示。

这种吸声材料的耐久性是优异的，因为在其顶部形成的槽是浅的。

如图8所示，吸声材料可被形成为，对于其顶部和底部具有从左到右测量的相同宽度，并且槽被形成为，使得顶部区域变成逐渐流线型的形状，并且槽可被形成为，具有比在图6所示的吸声材料中形成的槽大的半径。

如图9所示，吸声材料可在两个侧面上和在顶部区域上形成产生有角度的形状。

如图10所示，吸声材料可被形成为，具有两个倾斜的侧面，并且在顶部区域上形成有角度的槽，其中两个侧面的横截面的形状可以被不同地形成为，相对于中心线不对称。

如图11所示，吸声材料可被形成为，在顶部区域和两个侧面上具有多个具有波浪形的槽。

沿着吸声材料的长度方向形成在图6至11中所述的槽。

<示例性实施例2>

如图1以及图12至15所示，根据本发明的空腔降噪轮胎10包括：胎面部分1；被布置在胎面部分1的两个侧面的胎圈组件2；以及连接胎面部分1和胎圈组件2的胎侧部分3，其中轮胎10包括：被布置在轮胎10的内部的吸声材料5。根据该示例性实施例，在驾驶时连续地重复吸声材料5的压缩和恢复，并且吸声材料5由具有大于20％的弹性的多孔聚氨酯泡沫形成。

换句话说，双面胶带被布置在吸声材料5和胎面部分1之间。

吸声材料5由多孔聚氨酯泡沫形成。

在本描述中，虽然正在使用根据JIS K 6401测量的弹性和密度值，并且正在使用根据JIS K 6301测量的拉伸强度和伸长率，不一定根据对应的标准来测量，但是如果可根据上述标准的相同理论和原理来执行测量，也可使用任何方法测量。

吸声材料5具有大于2.3kgf/cm2的拉伸强度，并且吸声材料的密度为33-45kg/m3，而吸声材料的伸长率大于340％。

轮胎10中的弯曲和伸展在驾驶车辆时连续发生。因此，在附连在轮胎10的内部的吸声材料5中，压缩和恢复在朝向接触区域的驾驶方向的末端区域处连续地发生，其中轮胎10与路面接触。换句话说，弹性和恢复力是轮胎10所需的吸声材料5的重要材料特性。

在正在使用轮胎的真实环境条件下，在室温、高温和低温下分别执行反复的弯曲测试，反复的弯曲测试可以评估吸声材料5的弹性和恢复力。

示例性实施例1、2和3以及比较示例1是由多孔聚氨酯泡沫制成的吸声材料，多孔聚氨酯泡沫具有彼此不同的物理特性。

在25℃的室温并在80℃的高温下评估它们，并且示例性实施例1、2和3以及比较示例1示出等效的性能。

图12和14示出在-20℃的低温下用于示例性实施例1、2和3以及比较示例1的低温耐久性测试的结果。

在比轮胎的真实压缩和恢复高10倍的严重程度下执行低温耐久性测试，并且它继续如下所述的方法。低温耐久性测试使用低温RossFlexing测试装置，并且在-20℃的温度下以每秒2次的速度执行90度弯曲测试。此外，制造正用在低温耐久性测试中的试样，以具有25mm的宽度、15mm的高度和200mm的长度。

根据测试结果，如本发明的示例性实施例中示出，当吸声材料的弹性大于20％时，耐久性测试中反复的弯曲次数是2840000；因而，比其它比较示例极度地增强了低温耐久性，并且对于一般的轮胎寿命约为2800000的重复的弯曲的最小所需的数量是足够的。

图12和13示出示例性实施例1、2和3以及比较示例1的剥离测试结果。

在剥离测试中，用双面胶带将吸声材料5附连在轮胎10的内部之后测量用于通过相对于附连表面垂直地拉动吸声材料5和轮胎10的末端而分离吸声材料5和轮胎10所需强度。

具体而言，在剥离测试中，通过用305mm/min的速度施加垂直拉伸力，直到分离的最大值发生。通过使用双面胶带将吸声材料附连到轮胎的内部衬垫，制备在剥离测试中使用的试样，并且在吸声材料和内部衬垫的附连表面上涂覆底层涂料。正在使用的试样被制造为具有：用于吸声材料的40mm的宽度、123mm的长度以及25mm的高度；以及用于内部衬垫的50mm的宽度、80mm的长度和2mm的高度。双面胶带仅仅附连在吸声材料的末端部分的60mm上。在燃烧室测试室内约24℃的室温下，经受粘合老化和稳定工艺约达24小时之后，在试样上执行30个周期的热冲击测试，然后执行剥离测试。如图15所示，在一个周期的热冲击内，燃烧室测试室温度用40分钟从80℃下降至-20℃，然后维持-20℃30分钟，然后用40分钟将温度从-20℃升高到80℃，然后持80℃30分钟。

如在示例性实施例1中所述，测试结果示出：当吸声材料5具有大于2.3kgf/cm2的拉伸强度时，因此粘合强度大于1.4kgf/cm2，这意味着与其它比较示例相比，极大地增强粘合强度。

根据本发明的空腔降噪轮胎，可获得下列有益效果。

因为吸声材料的横截面面积相对于由轮胎的内部表面形成的空间的横截面面积的比是23-29％，最大化空腔降噪效果，并且同时可维持吸声材料的耐久性。

因为(ⅰ)从吸声材料的左到右测量的底部宽度是从轮胎的左到右测量的最大宽度的55％，(ⅱ)从吸声材料的左到右测量的顶部宽度是从轮胎的左到右测量的最大宽度的50％，(ⅲ)在吸声材料的侧面的下部形成垂直的斜面，并在侧面的上部形成倾斜的斜面，以及(ⅳ)在吸声材料的顶部上沿着轮胎的圆周形成多个槽，可更加增强吸声能力。

因为布置在轮胎内部的吸声材料的弹性大于20％，在低温耐久性测试中的评估测试期间，可执行反复的弯曲多达2800000次。因此，尤其增强了低温特性，甚至在驾驶时连续地重复压缩和恢复的情况下。

此外，因为吸声材料具有大于2.3kgf/cm2的拉伸强度，粘合强度被增强到超过1.4kgf。

因此，在各种环境条件下，在高温和低温区域等之中，可防止本发明的空腔降噪轮胎的吸声材料的分离和损坏，因此可一致地维持空腔降噪轮胎的性能。

虽然参考如上所述的优选的示例性实施例描述本发明，但将对本领域技术人员显而易见的是：可在本发明的范围内做出本发明的各种改变和替换，而不脱离本文下面所述的权利要求中撰写的其精神和范围。

Claims

1.一种空腔降噪轮胎，包括：胎面部分，被布置在胎面部分的每个侧面的胎圈组件，以及用于连接胎面部分和胎圈组件的胎侧部分，

其特征在于：轮胎包括布置在其中的吸声材料，并且吸声材料的横截面面积相对于轮胎的内部空腔的横截面面积的比的范围从23％至29％。

2.根据权利要求1所述的空腔降噪轮胎，其中从吸声材料的左到右测量的底部宽度是从轮胎的左到右测量的最大宽度的55％，并且从吸声材料的左到右测量的顶部宽度是最大宽度的50％。

3.根据权利要求2所述的空腔降噪轮胎，其中在吸声材料的侧面的下部形成垂直的斜面，并在吸声材料的侧面的上部形成倾斜的斜面。

4.根据权利要求1所述的空腔降噪轮胎，其中在吸声材料的顶部上沿着轮胎的圆周形成多个槽。

5.根据权利要求1所述的空腔降噪轮胎，其中吸声材料由多孔材料形成，并且正与轮胎接触的吸声材料的区域受到表面处理以具有闭孔结构。

6.根据权利要求5所述的空腔降噪轮胎，其中在轮胎处使用双面胶带安装吸声材料。

7.根据权利要求1所述的空腔降噪轮胎，其中吸声材料附连到胎面部分的内部，吸声材料的横截面面积相对于轮胎的内部形成的空间的横截面面积的比的范围从23％至29％，并且吸声材料由多孔材料形成。

8.根据权利要求1所述的空腔降噪轮胎，其中吸声材料由具有大于20％的弹性的多孔聚氨酯泡沫形成。

9.根据权利要求8所述的空腔降噪轮胎，其中吸声材料具有大于2.3kgf/cm2的拉伸强度。

10.根据权利要求8所述的空腔降噪轮胎，其中吸声材料的密度为33-45kg/m3。

11.根据权利要求8所述的空腔降噪轮胎，其中吸声材料的伸长率大于340％。

12.根据权利要求8所述的空腔降噪轮胎，其中吸声材料附连到胎面部分的内部，并且如果根据JIS K 6401测量，吸声材料由具有大于20％的弹性的多孔聚氨酯泡沫形成。

13.根据权利要求8所述的空腔降噪轮胎，其中在驾驶时重复吸声材料的压缩和恢复。