CN105073445B - 充气轮胎及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种充气轮胎，其设置有胎面，该胎面具有关于作为边界的轮胎赤道面非对称的花纹，其中，在不降低修理效率的情况下轮胎易于被制造并且能够可靠地降低空腔共振。还提供一种所述充气轮胎的制造方法。该充气轮胎设置有不对称的胎面花纹，其中在胎面部上的轮胎赤道面和胎面部的轮胎宽度方向两外侧端之间的一对胎面半部的负比率对于两个胎面半部来说不同，该充气轮胎的特征在于，胎面部的轮胎内周面的至少一部分固定有短纤维，负比率较高的胎面半部的短纤维固定面积率比另一胎面半部的短纤维固定面积率低。

Description

充气轮胎及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎及其制造方法。
背景技术
已知归因于充气轮胎的结构使得充气轮胎呈现由轮胎内部圆管的长度所导致的空腔共振现象。此外，不管充气轮胎的类型如何，充气轮胎都会产生根据其周长的空腔共振频率在200Hz至270Hz的范围的噪音，所述噪音是令人不愉快的车内噪音的主要原因。
如上所述，由于轮胎内部的空气谐振是车内噪音的产生原因，所以用于吸收轮胎内部的噪音的方法作为改进的方法是有效的。所提出的传统方法的示例包括专利文献1中公开的将短纤维粘接至轮胎内周面的技术。
另外，从耐磨耗性等的观点出发，一些乘用车轮胎采用具有关于轮胎赤道面非对称的花纹的胎面。该轮胎具有如下问题：胎面花纹的负比率(胎面中的槽部(非接地部分)的比例)较高的一侧会受到较高的接触压力，因而在行驶期间易于受到外伤并且更易于被穿孔。这同样适用于前述具有粘接于轮胎内周面的短纤维的轮胎。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-82387号公报
发明内容
发明要解决的问题
如专利文献1所述，传统技术具有如下问题：在轮胎具有粘接于整个轮胎内周面的短纤维的情况下，倘若该轮胎被穿孔并且应当用穿孔密封剂进行修理的话，则设置于胎面部的轮胎内周面的短纤维将会吸收穿孔密封剂并且会降低穿孔密封剂的流动性，从而导致修理效率的降低。
因而，本发明的目的在于提供如下充气轮胎：该充气轮胎设置有具有关于轮胎赤道面非对称的花纹的胎面并且能够在不降低修理效率的情况下降低空腔共振。本发明的另一发明目的在于提供能够有效率地制造该充气轮胎的充气轮胎的制造方法。
用于解决问题的方案
本发明的充气轮胎包括胎面部，胎面部的轮胎内周面的至少一部分固定有短纤维，负比率较高的胎面半部的短纤维固定面积率比另一胎面半部的短纤维固定面积率低。
在本发明的充气轮胎中，固定于胎面部的轮胎内周面的至少一部分的短纤维可以降低行驶期间的空腔共振，此外，能够抑制胎面半部中的在行驶期间受到较高接触压力且更易于被穿孔的一个胎面半部、即具有较高负比率的胎面半部对穿孔密封剂的吸收，从而能够整体地改善修理效率。
如本文所使用的，术语“胎面部”是指与胎面表面对应的轮胎宽度方向范围的、存在于轮胎径向的轮胎部分。这里，术语“胎面表面”是由组装了适用轮辋、充填了规定内压的轮胎在被施加了与最大负荷能力对应的负荷的状态下转动时与路面接触的部分(包括形成于轮胎外周面的槽部，如果有的话)所形成的整周的外周面。上述“适用轮辋”是指由下述标准规定的与轮胎尺寸对应的标准轮辋(下述TRA的年鉴(YEAR BOOK)中的“设计轮辋(DesignRim)”，以及下述ETRTO的标准手册(STANDARD MANUAL)中的“测量轮辋(Measuring Rim))，“规定内压”是指由下述标准规定的与最大负荷能力对应的空气压力，“最大负荷能力”是指根据下述标准允许轮胎承载的最大质量。这些标准为由在制造或使用轮胎的地域内有效的产业标准所确定的标准，诸如美国的“轮胎和轮辋协会(TRA)”的年鉴、欧洲的“欧洲轮胎和轮辋技术组织(ETRTO)”以及日本的“日本机动车轮胎制造者协会(JATMA)”的“JATMA年鉴”等。
前述“负比率”是指在胎面表面的目标区域的面积中胎面花纹中的槽部、即非接地部分所占的比例。
前述“短纤维固定面积率”是指轮胎外周面或轮胎内周面的目标区域的每单位面积中短纤维的固定面积所占的比例。
如本文所使用的，“负比率”、其它轮胎尺寸等是在轮胎组装了适用轮辋、充填了规定内压且在无负荷的状态下测量的。
本发明的充气轮胎的制造方法为制造前述充气轮胎的充气轮胎的制造方法，包括：向胎面部的轮胎内周面的至少一部分涂布粘接剂的涂布步骤，以及将短纤维粘接至已经涂布了所述粘接剂的部位的粘接步骤，其中，所述胎面半部中的负比率较高的胎面半部的短纤维固定面积率比另一胎面半部的短纤维固定面积率低。
根据本发明的充气轮胎的制造方法，能够有效率地制造这种能够在不降低修理效率的情况下抑制空腔共振发生的充气轮胎。
根据本发明的充气轮胎的制造方法的一个方面，在涂布步骤之后，通过静电植绒加工将短纤维设置于轮胎内周面。在这种情况下，短纤维可以在使短纤维在轮胎内周面处于直立状态下容易地固定于轮胎的轮胎内周面，这能够更有效率地制造能够获得噪音吸收效果的充气轮胎。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种充气轮胎，该充气轮胎包括具有关于轮胎赤道面非对称的花纹的胎面并且可以在不降低修理效率的情况下降低空腔共振。根据本发明，还能够提供一种以有效率的方式制造该充气轮胎的充气轮胎的制造方法。
附图说明
图1示出根据本发明的充气轮胎的一实施方式的胎面花纹的一部分，其中图1的(A)是俯视平面图，图1的(B)是沿着线A-A的轮胎宽度方向上的截面图。
图2是比较例2的充气轮胎的轮胎宽度方向上的截面图。
图3是示出用于测量空腔共振的装置及其原理的示意图。
图4是表示实施例1、比较例1和比较例2的轮胎的空腔共振的测量结果的图。
具体实施方式
进行深入研究的目的在于探讨如何提供如下充气轮胎以及能够有效率地制造该充气轮胎的空气轮胎的制造方法：该充气轮胎具有关于轮胎赤道面非对称的花纹的胎面且能够在不降低修理效率的情况下降低空腔共振。鉴于如下的事实：具有较高负比率的胎面花纹的一胎面半部在行驶期间会受到比另一胎面半部高的接触压力并且所述一胎面半部中更经常发生穿孔，发现特别是通过在易于穿孔的一胎面半部中固定较少的短纤维，能够有效率地抑制在穿孔修理期间对穿孔密封剂的吸收。结果，完成了本发明的充气轮胎和方法。
以下借助于参照附图的示例来进一步说明本发明的充气轮胎和方法。图1的(B)是本发明的充气轮胎的实施方式的轮胎宽度方向上的截面图。图1所示的充气轮胎具有：一对胎圈部1；一对胎侧部2；胎面部3，其与两胎侧部2连续；胎体4，其包括横跨一对胎圈部1环状延伸的且用于增强胎圈部1、胎侧部2和胎面部3的一层胎体帘布层；带束5，其包括布置在胎面部3中、胎体4的轮胎径向外侧的两层带束层；单层的带束增强层6，其布置在带束5的轮胎径向外侧；胎圈填胶8，其布置在埋设于各胎圈部1的胎圈芯7的轮胎径向外侧；以及内衬层9，其布置在胎体4的内周面侧。
图示示例的胎体4包括单层的胎体帘布层并且具有：主体部，其横跨一对胎圈芯7环状地延伸；折返部，其绕着各胎圈芯7从轮胎宽度方向内侧朝向轮胎宽度方向外侧、然后朝向轮胎径向外侧卷绕。然而，帘布层的数量和胎体4的结构不限于本发明的充气轮胎的前述示例。在图示示例的充气轮胎中，胎圈填胶8布置在胎体的主体部和各折返部之间。
在图示示例的充气轮胎的胎面部3中，包括两层带束层的带束5布置在胎体4的胎冠部的轮胎径向外侧。通常，带束层为涂覆有橡胶且相对于轮胎赤道面E倾斜地延伸的钢帘线层。两层带束层被层叠成构成一层带束层的钢帘线与构成另一层带束层的钢帘线相对于轮胎赤道面E交叉，以一起构成带束5。尽管图中的带束5包括两层带束层，但是在本发明的充气轮胎中，构成带束5的带束层的数量可以为三层或更多层。尽管图示示例的充气轮胎具有布置在带束5的轮胎径向外侧的单层带束增强层6，但是本发明的充气轮胎可以不具有该带束增强层6或可以具有两层或更多层的带束增强层6。
虽然图1中的带束5被图示为关于轮胎赤道面E左右对称，但是如图1的(A)所示，位于图中左侧和右侧的胎面部关于轮胎赤道面具有不同的胎面花纹。在这种情况下，图1的(A)中的阴影部分为槽部11，在轮胎赤道面E和带束5的轮胎宽度方向外侧端部之间延伸的两个区域分别代表胎面半部HT、LT，其中胎面半部HT包含更多的槽部11，即胎面半部HT具有较高的负比率。
在具有该非对称胎面花纹的轮胎中，优选地，负比率较高的一胎面半部的负比率为20％至60％，并且优选地，负比率较低的另一胎面半部的负比率为10％至50％。
在图1所示的充气轮胎中，通过粘接剂将多根短纤维10固定到胎面部的轮胎内周面的至少一部分、即内衬层9的位于轮胎内周面侧的至少一部分。假设胎面部被轮胎赤道面分成两个胎面半部HT、LT，则与另一胎面半部LT相比，负比率较高的一胎面半部HT的轮胎内周面的短纤维固定面积的比例较低。当在宽度方向截面中观察时，本发明的充气轮胎具有固定地设置于胎面部的轮胎内周面的至少一部分的短纤维10。因而，短纤维10设置于在轮胎安装于轮辋时所形成的空气室的内周面。如此地固定于轮胎内周面的短纤维10吸收了空腔共振，从而可以降低由空腔共振现象所引起的噪音。
在轮胎内周面，通过将负比率较高的胎面半部HT的短纤维固定面积率设定成比胎面半部LT的短纤维固定面积率低，可以抑制更易于穿孔的胎面半部HT对穿孔密封剂的吸收，由此改善了整体修理效率。
短纤维10的示例包括有机合成纤维、无机纤维、再生纤维和天然纤维等的短纤维。有机合成纤维的示例包括由如下材料制成的纤维：诸如聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯等的聚烯烃；诸如尼龙等的脂肪族聚酰胺；诸如凯夫拉(Kevlar)等的芳香族聚酰胺；诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯和聚甲基丙烯酸甲酯等的聚酯；间同立构1,2-聚丁二烯；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；聚苯乙烯；及其共聚物。无机纤维的示例包括碳纤维、玻璃纤维等。再生纤维的示例包括人造丝、铜氨纤维(cupra)等。天然纤维的示例包括棉、丝、羊毛等。
在本发明的充气轮胎中，优选的是，以使得短纤维10仅位于负比率较低的胎面半部LT处的方式将短纤维10固定于胎面部的轮胎内周面。该构造可以使胎面部在穿孔修理期间对穿孔密封剂的吸收量最小化。
在本发明的充气轮胎中，还优选的是，以使得短纤维10位于轮胎侧部区域的一部分或遍及该轮胎侧部区域的方式将短纤维10固定于轮胎内周面，其中该轮胎侧部区域从胎面部3的轮胎宽度方向外侧端部延伸至胎圈部1的轮胎径向内侧端部1A。特别优选的是，如图1的(B)所示，排除了轮辋安装部，短纤维遍及轮胎侧部区域地固定于轮胎内周面。采用这种方式，与不将短纤维固定至这些区域的轮胎的情况相比，将短纤维10固定至轮胎侧部区域可以在不影响轮胎的修理效率的情况下更容易地降低轮胎的空腔共振。
在本发明的充气轮胎中，在轮胎侧部区域的轮胎内周面的固定有短纤维的区域中，优选地，短纤维的布置密度为100根纤维/cm2或更大。如此，能够确保获得空腔共振的降低效果。从获得更好的空腔共振降低效果的观点出发，更优选地，短纤维的布置密度为500根纤维/cm2或更大，特别优选地，短纤维的布置密度为1000根纤维/cm2以上且为20000根纤维/cm2以下。
在本发明的充气轮胎的另一优选示例中，短纤维的平均长度为0.5mm至10mm。通过将短纤维的长度设定成0.5mm或更大，能够充分地获得降低空腔共振的效果。另一方面，通过将短纤维的平均长度设定成10mm或更小，能够避免短纤维之间的导致噪音吸收效果发挥不充分的缠结问题。从同样的观点出发，特别优选地，短纤维的平均长度为2mm至8mm。
优选地，固定有短纤维的面积为轮胎内周面的面积的25％或更大，特别优选地，固定有短纤维的面积为轮胎内周面的面积的50％或更大，更优选地，固定有短纤维的面积为轮胎内周面的面积的70％或更大。在这方面，优选地，负比率较高的胎面半部HT的短纤维固定面积率为0％至25％。该设定可以充分地抑制在穿孔修理期间对穿孔密封剂的吸收。另外，负比率较低的胎面半部LT的短纤维固定面积率比另一胎面半部HT的短纤维固定面积率高。具体地，优选地，胎面半部LT中的短纤维固定面积率为50％或更大，特别优选地，胎面半部LT中的短纤维固定面积率为70％或更大。特别地，通过将胎面半部LT内的短纤维固定面积率设定成50％或更大，能够确保降低空腔共振。
在本发明的充气轮胎的另一优选示例中，短纤维的平均直径为1μm至500μm。采用这种方式，抑制了在短纤维的制造过程中发生线断裂(thread breakage)，从而能够抑制短纤维的生产性的降低。此外，能够抑制由轮胎重量的增加所导致的滚动阻力的增大，从而能够抑制安装了轮胎的车辆的燃料消耗速率降低。
在本发明的充气轮胎中，优选地，短纤维的长度(L)与直径(D)之比(L/D)在5≤L/D≤2000的范围。在短纤维的长度与直径的比(L/D)小于5的情况下，空腔共振的降低效果变小。另一方面，在短纤维的长度与直径的比(L/D)超过2000的情况下，可能会导致短纤维之间缠结，从而引起噪音吸收效果发挥不充分。
在本发明的充气轮胎中，优选的是，固定有短纤维的区域包括多个短纤维群，并且该多个短纤维群彼此独立地固定。通过不连续地设置固定有短纤维的区域，即使粘接剂层脱落，脱落范围也保持非常小，从而能够维持对空腔共振的抑制效果。
本发明提供一种充气轮胎的制造方法，该充气轮胎包括如下的胎面部：该胎面部具有非对称的胎面花纹以及在轮胎赤道面和胎面部的轮胎宽度方向两外侧端部之间延伸且具有不同负比率的一对胎面半部，上述制造方法包括：向胎面部的轮胎内周面的至少一部分涂布粘接剂的涂布步骤；以及将短纤维粘接至已经涂布了粘接剂的部位的粘接步骤。在粘接短纤维的粘接步骤中，胎面半部中的负比率较高的一胎面半部具有比另一胎面半部低的短纤维固定面积率。
根据本发明的轮胎的制造方法，能够有效率地制造在不降低修理效率的情况下能够抑制空腔共振的发生的充气轮胎。
根据本发明的充气轮胎的制造方法，可以通过首先向位于胎面部的轮胎内周面的至少一部分的短纤维固定部位涂布粘接剂，然后将短纤维10粘接至已经涂布了粘接剂的部位来制造能够产生上述优良的噪音吸收效果的充气轮胎。
不特别限制所使用的粘接剂，而是能够使用任意的粘接剂。可以适当地使用聚氨酯树脂粘接剂、丙烯酸类树脂粘接剂、环氧树脂粘接剂等。也不特别限制所形成的粘接剂层的厚度，只要不超过短纤维的长度即可。优选的是50μm至500μm的厚度。
在本发明的充气轮胎的制造方法中，优选地，在涂布粘接剂之后、即在粘接步骤期间，通过静电植绒加工(electrostatic flocking process)将短纤维10粘接至轮胎内周面。能够通过各种方法将短纤维10粘接至轮胎内周面。然而，通过应用静电植绒加工，能够容易地在短纤维10在轮胎内周面处于直立状态下将短纤维10固定至轮胎内周面，并且能够有效率地制造确保获得了噪音吸收效果的充气轮胎。
静电植绒加工是如下的加工技术：对短纤维充电并且通过静电力将该短纤维垂直地附着至提前涂布了粘接剂的物体。因此，静电植绒加工能够将短纤维均匀地附着至具有复杂形状的物体表面，从而适用于将短纤维10附着至具有三维曲率的轮胎内周面。
上述本发明的充气轮胎通常与轮辋组装，并且作为轮胎-轮辋组件安装于期望的车辆进行使用。为了进一步加强空腔共振的降低效果，可以将前述短纤维固定至整个轮辋或者固定至轮辋的一部分。
实施例
尽管以下将参照实施例来进一步详细说明本发明，但是下述实施例不以任何方式限制本发明。
<实施例1以及比较例1和比较例2>
制备具有如图1所示的胎面花纹的相同规格的轮胎，该轮胎具有或不具有通过植绒加工而附着至预定区域的由尼龙制成的短纤维。如下所述地对各轮胎的空腔共振和穿孔修理效率进行测量。所使用的轮胎为具有如图1所示的结构的、轮胎尺寸为255/35R20的轮胎。具体地，各轮胎的胎面部均被赤道面E分为两侧、即序号侧(seiral side)(胎面半部HT)和反序号列侧(胎面半部LT)，并且将序号侧的负比率设定为48％，将反序号侧的负比率设定为26％。使用8.5J-20的轮辋。注意，各带束层的轮胎宽度方向上的最大宽度BW均为轮胎的最大宽度的78％。
实施例1为如图1所示的、短纤维通过植绒加工而附着至轮胎内周面的从赤道面E至位于反序号侧的胎圈部1的轮胎径向内侧端部1A的区域(不包括轮辋安装部)的轮胎。比较例1为不在轮胎内周面上设置短纤维的轮胎，比较例2为短纤维通过植绒加工而附着至整个轮胎内周面的不包括轮辋安装部的区域的轮胎(图2)。在所有轮胎之中，短纤维固定区域内使用的短纤维的条件均一致，并且设定成如下条件：密度：2000根短纤维/cm2；平均长度：4mm；平均直径：50μm；短纤维固定面积率：100％。如下所述地对实施例1以及比较例1和比较例2的各轮胎的空腔共振和修理效率进行评价。
<空腔共振>
使各供试轮胎均组装8.5J-20的轮辋，并且均在260kPa的充填内压、5.0kN的轮胎负荷质量、80km/h的速度的条件下使用如图3所示的装配有直径为1.7m的、具有铁板表面的铁制鼓的鼓试验机来使轮胎滚动，使用车轮力传感器(wheel force sensor)来测量和评价在上下方向上产生的轮胎轴力。图4中示出了结果的频谱。在图4所示的频谱中，210Hz处的峰值越小，表示轮胎的空腔共振降低得越大。基于图4所示的频谱，确定了各供试轮胎的与比较例1的轮胎相比的峰值的减小量(用dB表示)。
<穿孔修理效率>
通过下述方法来评价前述各供试轮胎的穿孔密封剂的需要量。为了评价，在各胎面的序号侧形成孔，通过该孔将穿孔密封剂(穿孔修理液)从外部注入供试轮胎内，进而充填了内压，然后在恒定速度下行驶大约5km的距离。行驶之后，以直立的姿势取下各轮胎并且直接地固定至保持台(holdingstand)。然后，对胎侧部进行切口处理以移出残留在轮胎中的所有残余的穿孔密封剂，用于确认穿孔密封剂在胎面部的轮胎内周面的扩散情况以及穿孔修理所需的穿孔密封剂的量。
[表1]
210Hz附近的峰值的减小量[dB] 穿孔密封剂的需要量[g]
实施例1 5.7 380
比较例1 基准 250
比较例2 6.1 950
在图4中，210Hz附近的峰值是由空腔共振产生的，并且能够看出，与比较例1相比，实施例1的轮胎的减小量大、产生了大约4dB的减小。还能够看出，实施例1在穿孔修理时需要比比较例2少的穿孔密封剂的量。
附图标记说明
1 胎圈部
1A 胎圈部的轮胎径向内侧端部
2 胎侧部
3 胎面部
4 胎体
5 带束
6 带束增强层
7 胎圈芯
8 胎圈填胶
9 内衬层
10 短纤维
11 槽部
BW 带束层的轮胎宽度方向上的最大宽度
E 轮胎赤道面
HT、LT 胎面半部

Claims (3)

1.一种充气轮胎，其包括胎面部，所述胎面部具有在轮胎赤道面和胎面部的轮胎宽度方向两外侧端之间延伸的一对胎面半部，两胎面半部的负比率不同并且所述充气轮胎具有非对称的胎面花纹，
其中，胎面部的轮胎内周面的至少一部分固定有短纤维，负比率较高的胎面半部的短纤维固定面积率比另一胎面半部的短纤维固定面积率低，
所述负比率是指在胎面表面的目标区域的面积中胎面花纹中的槽部、即非接地部分所占的比例，所述短纤维固定面积率是指轮胎内周面的目标区域的每单位面积中所述短纤维的固定面积所占的比例。
2.一种充气轮胎的制造方法，其用于制造权利要求1所述的充气轮胎，所述制造方法包括：
向胎面部的轮胎内周面的至少一部分涂布粘接剂的涂布步骤，以及
将短纤维粘接至已经涂布了所述粘接剂的部位的粘接步骤，
其中，所述胎面半部中的负比率较高的胎面半部的短纤维固定面积率比另一胎面半部的短纤维固定面积率低。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，在所述涂布步骤之后，通过静电植绒加工将所述短纤维设置于轮胎内周面。
CN201480009152.6A 2013-02-20 2014-02-04 充气轮胎及其制造方法 Active CN105073445B (zh)

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