CN105163956A - 充气轮胎 - Google Patents

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CN105163956A CN201480024500.7A CN201480024500A CN105163956A CN 105163956 A CN105163956 A CN 105163956A CN 201480024500 A CN201480024500 A CN 201480024500A CN 105163956 A CN105163956 A CN 105163956A
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Abstract

提供一种充气轮胎，在该轮胎内表面的至少一部分固定附着有短纤维，其中，当作为一根短纤维的截面且不与该轮胎内表面接触的截面的平均截面面积由A表示，其中A的单位为mm2/根，在该轮胎内表面的固定附着有短纤维的区域中、在1mm2该区域固定附着短纤维的数由N表示，其中N的单位为根/mm2，则A×N的值在0.02至0.06的范围。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种在轮胎的内表面的至少一部分固定附着有短纤维的充气轮胎。
背景技术
已知，归因于充气轮胎的结构(即，轮胎内部的中空圆管)，在充气轮胎中呈现空腔谐振现象，该现象产生的空腔共鸣音实际上是造成令人不愉快的车内噪音的因素。为了降低空腔共鸣音，例如专利文献1中提出了一种在轮胎内表面固定附着有大量的短纤维的充气轮胎。
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
然而，通过短纤维增强噪音吸收效果所必要的特定条件还不能被清楚地了解，在实际应用中诸如短纤维的材料类型、截面面积、长度、密度等特定特征必须通过尝试错误法(trialanderror)来确定。这种尝试错误法使得难以可靠地优化条件，并且不能确保总是能够获得具有良好噪音吸收效果的轮胎。
通常，在轮胎中，尝试了通过增加固定附着到轮胎的内表面的短纤维的数量来增强噪音吸收效果。然而，这些尝试增加了轮胎的重量，并且还对诸如轮胎的滚动阻力的性能产生了不利影响。
本发明旨在有效地解决在轮胎的内表面的至少一部分固定附着有短纤维的传统的充气轮胎的上述问题，并且本发明的目的是提供一种在良好地抑制轮胎重量增加的同时能够有效增强轮胎的噪音吸收效果的充气轮胎。
用于解决问题的方案
本发明的发明人深入研究以解决上述问题，结果发现改变如下内容能够显著地影响由短纤维产生的噪音吸收效果：ⅰ)短纤维所占的截面面积与轮胎内表面的固定附着有短纤维的区域的总面积的比例，换句话说，ⅱ)在轮胎内表面的固定附着有短纤维的区域的、在轮胎内表面的单位面积中短纤维所占的截面面积的比例，或者ⅲ)一根短纤维的平均截面面积与在轮胎内表面的固定附着有短纤维的区域的、在该区域的单位面积中的短纤维的根数相乘的积。
基于上述发现，本发明的充气轮胎是如下的充气轮胎，所述充气轮胎在轮胎内表面的至少一部分固定附着有短纤维，其中：假定一根所述短纤维的不与所述轮胎内表面接触的截面的平均截面面积为A，其中A的单位为mm2/根，在所述轮胎内表面的固定附着有短纤维的区域中、在1mm2所述区域固定附着所述短纤维的根数为N，其中N的单位为根/mm2，则A×N的值在0.02至0.06的范围。
该充气轮胎能够在抑制轮胎的重量增加的同时有效地增强其噪音吸收效果。
优选地，所述短纤维的平均长度在0.5mm至10mm的范围。
通过该结构能够进一步增强轮胎的噪音吸收效果。
在本说明书的上下文中，在轮胎组装到适用轮辋、充填规定内压且无负荷的状态下，测量上述A、N的值。
在本公开中，“适用轮辋”表示由在制造和使用轮胎的区域中有效的工业标准、对应各轮胎尺寸规定的标准轮辋(或“核准轮辋(ApprovedRim)”或“推荐轮辋(RecommendedRim)”)。工业标准的示例包括：美国的“轮胎轮辋协会(THETIREANDRIMASSOCIATIONINC.)”的“年鉴(YearBook)”、欧洲的“欧洲轮胎轮辋技术组织(TheEuropeanTyreandRimTechnicalOrganisation)”的“标准手册(STANDARDSMANUAL)”及日本的“日本机动车轮胎制造者协会(TheJapanAutomobileTyreManufacturersAssociation,Inc.)”的“年鉴(JATMAYEARBOOK)”等。“规定内压”表示由这些工业标准规定的与轮胎的最大负荷能力对应的空气压力。“最大负荷能力”表示由这些工业标准规定的允许施加到轮胎的最大质量。
在本说明说中，短纤维的“平均截面面积”和“平均长度”表示将多根短纤维的截面面积/长度的值平均而得到的单根短纤维的截面面积和长度的平均值。
此外，“一根短纤维的不与轮胎内表面接触的截面的截面面积”表示短纤维的与纤维纵长度方向正交的截面的截面面积。在一根短纤维内的截面的截面面积变化的情况下，认为截面的最大截面面积为短纤维的截面面积。此外，短纤维的“长度”不包括其埋入轮胎内表面内的部分而表示其暴露于轮胎的气室的长度。
发明的效果
根据本发明的充气轮胎，其能够在抑制轮胎的重量增加的同时有效增强轮胎的噪音吸收效果。
附图说明
图1是根据本发明的一实施方式的充气轮胎在组装到适用轮辋、充填规定内压且无负荷的状态下的轮胎宽度方向的截面图；
图2是根据本发明的另一实施方式的充气轮胎在与图1相同的条件下的轮胎宽度方向的截面图；以及
图3是示出了A×N的值与吸音率之间关系的图。
具体实施方式
下文中，将参照附图例示地说明本发明的一实施方式。
应当注意的是，以下的附图和说明不通过任何方式限制充气轮胎的各部分的结构。
在图1中示例性示出的根据本发明的一实施方式的充气轮胎1(在下文中，该轮胎有时可简称为“轮胎”)具有：胎体2，该胎体2由至少一层胎体帘布层形成，该胎体帘布层包括跨设在一对胎圈部7之间的在轮胎径向配置的帘线；倾斜带束层3(在图1中示出的示例中有两层带束层)，该倾斜带束层3设置在胎体2的胎冠区域的外周侧并且包括由相对于轮胎周向倾斜延伸的金属制帘线制成的带束帘布层；带束增强层4(在图1中示出的示例中有一层增强层)，该带束增强层4设置在倾斜带束层3的外周侧并且构造为由在轮胎周向上延伸的有机纤维帘线制成的增强层；胎面5，该胎面5设置在带束增强层4的外周侧以形成轮胎的胎面接地面；以及一对胎侧部6，该对胎侧部6分别从胎圈部7朝向轮胎径向外侧延伸。
在图1示出的示例中，将在短纤维11的固定附着区域的轮胎宽度方向的各边界11a均设定在如下位置：该位置从各胎趾7a起向轮胎径向外侧间隔开特定距离且比各胎圈填胶9的上端(轮胎径向外端)9a靠轮胎径向内侧，使得遍及两边界11a之间的轮胎内表面8的整周固定附着大量的短纤维11。如此设置的短纤维11能够减小了由充气轮胎1产生的空腔共鸣音。
在这点上，将短纤维11固定附着到轮胎内表面8的至少一部分就满足该目的。例如，如下述图2中示出的另一实施方式所示，短纤维11可以仅设置在胎侧部的6的内周面。
可以通过例如聚氨酯类粘接剂将短纤维11固定附着到轮胎内表面8。可选地，可以使用其他类型的商业上可获得的粘接剂等作为粘接剂。
在本发明的轮胎1中，假定一根短纤维11的不与轮胎内表面8接触的截面的平均截面面积为A(mm2/根)，在轮胎内表面8的固定附着有短纤维11的区域中、在1mm2所述区域固定附着短纤维11的根数为N(根/mm2)，则A×N的值在0.02至0.06的范围。
通过将A×N(表示在轮胎内表面8的固定附着有短纤维11的区域的单位面积中短纤维所占截面面积的比例)的值设定在0.02至0.06的范围，在良好地抑制轮胎的重量增加的同时能够有效地增强噪音吸收效果。
更具体地，A×N小于0.02的情况可能导致轮胎的噪音吸收效果急剧劣化。A×N大于0.06的情况也会使轮胎的噪音吸收效果劣化，并不可避免地增加了轮胎重量，可能对诸如轮胎的滚动阻力等性能造成不利影响。如上所述，为了相同的原因，A×N的值更优选地在0.03至0.05的范围。
从进一步增强轮胎的噪音吸收效果的观点出发，在本发明的充气轮胎中，短纤维11的平均长度L优选地在0.5mm至10mm的范围。
具体地，L小于0.5mm的情况可能减弱轮胎的噪音吸收效果。L大于10mm的情况可能导致短纤维相互缠结以形成团(pill)，可能防止了短纤维以令人满意的方式产生噪音吸收效果。关于这点，L的值更优选地在2mm至8mm的范围。
图2示出了根据本发明的另一实施方式的轮胎101。在轮胎101中，在轮胎赤道面CL附近未设置短纤维11，而仅在胎侧部6的内周面设置短纤维11。在其他结构细节上，轮胎101共享了与图1中示出的轮胎1相同的结构。在刺破修补作业期间，图2中示出的轮胎101可以防止刺破修补液被短纤维11吸收而干扰修补作业的情形。此外，由于短纤维11被植入彼此分开的多个区域，因此在将短纤维11附着到轮胎内表面8的粘接剂从轮胎内表面8上脱落的情况下，在轮胎的一侧的粘接剂和短纤维的脱落不会扩散到轮胎的整个内表面，由此通过短纤维以可靠的方式成功地维持了良好的噪音吸收效果。
从通过短纤维可靠地减小由轮胎产生的空腔共鸣音并增强噪音吸收效果的观点出发，优选的是，短纤维固定附着到轮胎内表面8的总面积的至少25％。
如上所述，从通过短纤维可靠地减小由轮胎产生的空腔共鸣音并增强噪音吸收效果的观点出发，优选的是，在轮胎1和轮胎101中将短纤维以100根短纤维/cm2以上的平均密度固定附着到轮胎内表面8的区域。
用作短纤维11的短纤维的平均直径D优选地在1μm至500μm的范围。
具体地，D小于1μm的情况导致了在短纤维的生产过程中频繁断线，从而使短纤维的生产性下降。D大于500μm的情况增加了轮胎的重量，因而增大了轮胎的滚动阻力，由此可能使安装该轮胎的车辆的燃料消耗率劣化。
有机合成纤维、无机纤维、再生纤维、天然纤维等都可以用作短纤维11。
可以用作短纤维的有机合成纤维的示例包括：诸如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等的聚烯烃；脂族聚酰胺；芳香族聚酰胺；诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚乙二醇(polyethylenesuccinate)、聚甲基丙烯酸甲酯等的聚酯；间同1,2-聚丁二烯(syndiotactic1,2-polybutadiene)；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；聚苯乙烯；这些示例的共聚物等。通常价格低廉、化学性质稳定且与聚氨酯类粘接剂展现出良好的亲和性的这些有机合成纤维适用于本发明的轮胎。
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纤维、铜氨纤维等。天然纤维的示例包括棉、丝、羊毛等。
实施例
通过模拟验证了改变A×N的值时对噪音吸收效果的影响。
模拟的前提条件包括：各短纤维固定附着到表面且以恒定截面的圆柱状与该表面垂直地延伸；并且轮胎产生空腔共鸣音为225Hz(轮胎的空腔共鸣音通常是在200Hz至250Hz的范围)。
假定一根短纤维的平均截面面积为A(mm2/根)，在固定附着有短纤维的区域中、在1mm2该区域固定附着短纤维的根数为N(根/mm2)，对于以下三种情况中的每一种情况均改变积A×N进行模拟：ⅰ)短纤维的平均直径D为35μm(10旦尼尔)；ⅱ)短纤维的平均直径D为50μm(20旦尼尔)；以及ⅲ)短纤维的平均直径D为60μm(30旦尼尔)，使得获得该三种情况中的每一种情况中表示噪音吸收效果的噪音吸收率。在图3中示出了所得的结果。
“噪音吸收率”表示入射到已固定附着有短纤维的表面且不从该表面反射的声能的量与入射到该表面的声能的总量的比率。
在上述三种情况中的每一种情况中，各短纤维的长度为4mm。
在这点上，已发现短纤维的材料类型实质上不会对噪音吸收率产生影响。
从图3示出的模拟结果中显示出，A×N为0.02以上的情况确保了良好的噪音吸收效果。还显示出，在A×N小于0.02的情况噪音吸收效果急剧下降。此外，显示出，A×N大于0.06的情况噪音吸收效果逐渐下降。
附图标记说明
1、101充气轮胎
2胎体
3倾斜带束层
4带束增强层
5胎面
6胎侧部
7胎圈部
7a胎趾
8轮胎内表面
9胎圈填胶
9a胎圈填胶的上端(轮胎径向外端)
11短纤维
11a短纤维的固定附着区域的轮胎宽度方向的边界
CL轮胎赤道面

Claims (2)

1.一种充气轮胎，所述充气轮胎在轮胎内表面的至少一部分固定附着有短纤维，其中：
假定一根所述短纤维的不与所述轮胎内表面接触的截面的平均截面面积为A，其中A的单位为mm2/根，
在所述轮胎内表面的固定附着有短纤维的区域中、在1mm2所述区域固定附着所述短纤维的根数为N，其中N的单位为根/mm2，
则A×N的值在0.02至0.06的范围。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，所述短纤维的平均长度在0.5mm至10mm的范围。
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