CN108698451A

CN108698451A - 吸声结构和充气轮胎

Info

Publication number: CN108698451A
Application number: CN201780012539.0A
Authority: CN
Inventors: 今井宏治
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2018-10-23
Anticipated expiration: 2037-02-27
Also published as: EP3423294A1; JP2017154543A; JP6771291B2; US20190061440A1; EP3423294B1; CN108698451B; WO2017151491A1

Abstract

本发明提供了一种充气轮胎，通过将吸声结构(1)设置在所述充气轮胎的内部中可有效地减小某些频率的柱共振声音，其中所述吸声结构(1)包括片状基体材料(2)；多个突出部(10)，所述多个突出部(10)由非织造织物制成并且从所述基体材料(2)的前表面(2a)突出；以及中空部分(20)，所述中空部分(20)设置在所述突出部(10)内部。

Description

吸声结构和充气轮胎

技术领域

本发明涉及用于充气轮胎的吸声结构，特别地涉及包含吸声结构的充气轮胎，并且更特别地涉及从充气轮胎吸收声音的方法。

背景技术

近年来，在内衬上包含由非织造织物制成的吸声层的轮胎已为人所知(例如，参见日本未经审查的专利申请公布No.2009-137568A)。

发明内容

当设置有充气轮胎的车辆在行驶时，存在以下情况：可能会出现在对应于充气轮胎的周向长度的多个频率范围内具有声压峰的柱共振声音。常规来讲，认为减小这种柱共振声音为优选的，但从实际角度来看，很难减小某些频率的柱共振声音(例如，在用于客运车辆的充气轮胎中，在200Hz至300Hz的范围内具有声压峰的柱共振声音)。

根据本发明的一个方面，一种吸声结构可操作地适于(即，尺寸被设定成、被构造成或以其他方式被设计成)设置在充气轮胎的内部中。该吸声结构包括片状基体材料；多个突出部，所述多个突出部由非织造织物制成并且从基体材料的前表面突出；以及中空部分，所述中空部分设置在突出部内部。

当这种吸声结构设置在充气轮胎的内部中并且轮胎的内部中的声波撞击突出部时，声波的一部分穿过突出部的非织造织物并且声波的能量衰减。另外，穿过非织造织物的声波部分在中空部分内反射，从而促进声波干扰。因此，声波的能量进一步衰减。因此，轮胎的内部中某些频率的声音共振受到抑制。在这种情况下，可以有效地减小充气轮胎中某些频率的柱共振声音。

在根据本发明的一个实施方案的吸声结构中，基体材料为细长的；突出部沿与基体材料的纵向方向交叉的交叉方向延伸；多个突出部沿基体材料的纵向方向并置；并且多个突出部中的每一个内部的中空部分沿交叉方向延伸。

在本发明的另一个实施方案中，吸声结构为波纹形结构的形式。

在根据另一个实施方案的吸声结构中，优选多个突出部形成波纹管形状。

在根据另一个实施方案的吸声结构中，突出部从基体材料的前表面的突出高度可在约1mm至约50mm的范围内；并且突出部沿基体材料的前表面的宽度尺寸可在约3mm至约100mm的范围内。

在本发明的另一个方面，提供了包括设置在充气轮胎的内表面上的吸声结构的充气轮胎。在这种充气轮胎中，吸声结构包括片状基体材料；多个突出部，所述多个突出部由非织造织物制成并且从基体材料的前表面突出；以及中空部分，所述中空部分设置在突出部内部。在一个实施方案中，充气轮胎中的吸声结构为波纹形结构的形式。

在根据另一个实施方案的充气轮胎中，基体材料为细长的并且设置在内表面上，使得基体材料的纵向方向沿循充气轮胎的周向方向；突出部沿与基体材料的纵向方向交叉的交叉方向延伸；多个突出部沿基体材料的纵向方向并置；并且多个突出部中的每一个内部的中空部分沿交叉方向延伸。

在本发明的另一个方面，提供了用于从充气轮胎吸收声音的方法。该方法包括将根据本发明的吸声结构设置在充气轮胎内部。该方法还可包括在将吸声结构设置在充气轮胎内部后，将充气轮胎安装到轮辋上，以形成车轮。该方法还可包括将车轮安装到车辆上。车辆可以为机动车(例如，客车、公共汽车、卡车、移动住房、或拖车)。

根据本发明的另一个方面，可以有效地减小充气轮胎中某些频率的柱共振声音。

附图说明

图1为根据一个实施方案的吸声结构的透视图。

图2为沿图1的吸声结构的线II-II截取的横截面图。

图3为示出图1的吸声结构的制造方法的示意图。

图4A和图4B为根据修改示例的吸声结构的横截面图。

图5A和图5B为根据其他修改示例的吸声结构的横截面图。

图6A和图6B为根据其他修改示例的吸声结构的横截面图。

图7A和图7B为根据其他修改示例的吸声结构的横截面图。

图8A为根据一个实施方案的充气轮胎的透视图。图8B为图8A的吸声结构的放大图。

具体实施方式

以下参考附图描述本发明的实施方案。在以下描述中，给定相同或相应的元件以相同的附图标号，并且省略了多余的解释。

在本说明书中，术语“充气轮胎”是指通过用空气等填充内部空间(在使用状态中是气密的)来使用的轮胎。术语“使用状态”是指通过将充气轮胎的胎圈部分安装在车轮的轮辋上来使内部空间处于气密状态的状态。短语“充气轮胎的内部”包括充气轮胎的内表面和充气轮胎的内部空间。术语“内表面”是指在充气轮胎的表面中对应于胎面部分和侧壁部分的背表面的表面。术语“内部空间”是指由充气轮胎的内表面围绕的空间，或换句话讲，是指通过将充气轮胎的胎圈部分安装在车轮的轮辋上而封闭的空间。

吸声结构1的构造

吸声结构1通过设置在充气轮胎30的内部中而使用，以便减小充气轮胎30中某些频率的柱共振声响(参见图8)。如图1和图2所示，吸声结构1包括片状基体材料2；由非织造织物制成并且从基体材料2的前表面2a突出的多个突出部10；以及设置在突出部10内部的中空部分20。需注意，图1、图2以及图4至图7中示出了笛卡尔坐标系S。笛卡尔坐标系S的x方向表示基体材料2的纵向方向，Y方向表示与基体材料2的纵向方向交叉的方向即交叉方向，并且Z方向表示基体材料2的法向方向。

基体材料2为安装在充气轮胎30中并且支撑突出部10的细长的片材构件(背衬)。考虑到耐久性和柔韧性，基体材料2可由织造织物或非织造织物(例如，纺粘型织物或类似的长纤维)形成。考虑到吸声结构1设置并用于充气轮胎30的内表面34(参见图8)上时对充气轮胎30的适形性，基体材料2的厚度可为约2.0mm以下、约1mm以下、或者约0.5mm以下。基体材料2的每单位面积重量没有特别限制，但例如可为约100g/m²以下或者60g/m²以下。用于将基体材料2粘结到充气轮胎30的粘合剂层(例如，双面胶带，未示出)可层压到基体材料2的背表面上。

基体材料2的宽度范围没有特别限制，但其相对于充气轮胎30的胎面部分31的宽度(稍后详细描述；下文也简称为“胎面宽度”)的比率可为5％至80％、5％至60％或者5％至50％。例如，当胎面宽度为175mm时，基体材料2的宽度范围可为8.75mm至140mm、8.75mm至105mm、或者8.75mm至87.5mm。

突出部10为用于减小充气轮胎30中柱共振声音的构件。例如，突出部10由片材构件3形成并且形成打褶(褶皱)形状，所述片材构件由被折叠成波纹管形状的非织造织物制成。也就是说，突出部10为峰和谷沿基体材料2的纵向方向交替重复的山形部分。另外，连接在相邻突出部10之间的空间并且固定到基体材料2的前表面的部分为谷部分12。

突出部10具有指示峰部分的脊线13，并且谷部分12中的每一个均具有指示谷部分的谷线14。脊线13和谷线14延伸成正交于基体材料2的纵向方向。在本实施方案中，脊线13的延伸方向为突出部10的延伸方向T，而且突出部10的延伸方向T正交于基体材料2的纵向方向。在本实施方案中，突出部10的延伸方向T的交叉方向与基体材料2的纵向方向正交，但不一定正交，并且任何非平行形式也是可能的。另外，形成脊线13和谷线14的部分不限于形成尖锐折痕的情况，并且这些部分可具有弯曲形式。

突出部10的宽度(即，突出部10的延伸方向上的长度)可与基体材料2的宽度相同或可比基体材料2的宽度窄。突出部10的宽度范围没有特别限制，但其相对于充气轮胎30的胎面宽度的比率可为5％或更大、10％或更大、或者20％或更大，以及80％以下、60％以下、或者50％以下。例如，当充气轮胎30的胎面宽度为175mm时，突出部10的宽度范围可为约9mm或更大、约18mm或更大、或者约36mm或更大，以及约140mm以下、约105mm以下、或者约88mm以下。

中空部分20在突出部10内部形成。中空部分20为由基体材料2的前表面2a和构成突出部10的片材构件3形成的空间。中空部分20沿突出部10的延伸方向T延伸。这一延伸方向T为正交于基体材料2的纵向方向的交叉方向。也就是说，中空部分20在多个突出部10中的每一个内部沿交叉方向延伸。另外，在本实施方案中，突出部10之一的将突出部10夹在中间的谷部分12中每一个的片材构件3的梯度角度被构造成大致相等。如此，中空部分20在Z-X平面中的横截面形状大致为以突出部10侧为顶点的等腰三角形形状。

在本说明书中，突出部10从基体材料2的前表面2a的突出高度(下文也简称为“突出高度”)是指中空部分20的高度。换句话讲，如图2所示，突出部10的突出高度为从基体材料2的前表面2a到中空部分20的最高位置的高度，具体为从基体材料2的前表面2a到脊线13的背侧位置的高度。突出部10的突出高度范围没有特别限制，并且可为1mm至50mm，优选地可为2mm至40mm，并且更优选地可为5mm至30mm。通过将突出部10的突出高度构造成1mm或更大，可获得减小柱共振声音的效果。另外，通过将突出高度构造成50mm以下，在例如将轮胎安装到车轮上时，插入轮胎中的轮胎撬杠或类似夹具将不容易接触突出部10，并且可避免阻碍安装工作。突出部10的突出高度对于所有突出部10而言可大致恒定，或对于突出部10中的每一个而言可不同。在本实施方案中，突出部10的突出高度对于所有突出部10而言大致恒定。

在本说明书中，突出部10沿基体材料2的前表面2a的宽度尺寸(下文也简称为“节距”)是指中空部分20的节距。也就是说，如图2所示，突出部10的节距为在突出部10之一的一对谷部分12之间沿基体材料2的前表面2a的距离。突出部10的节距范围没有特别限制，并且可为3mm至100mm，优选地可为4mm至50mm，并且更优选地可为5mm至30mm。在本实施方案中，突出部10的节距B为约20mm。突出部10的节距对于所有突出部10而言可大致恒定或对于突出部10中的每一个而言可不同。在本实施方案中，突出部10的节距对于所有突出部10而言大致恒定。

突出部10相对于基体材料2的前表面2a的角度(即，形成突出部10的片材构件3的梯度角度)没有特别限制，并且多个突出部10的角度可大致相等或可彼此不同。在本实施方案中，考虑突出部10之一，将突出部10夹在中间的谷部分12中每一个的片材构件3的梯度角度被构造成大致相等。

突出部10还可包括用于增强的一个或多个增强层(未示出)。例如，增强层可层压到突出部10的一个表面上或两个表面上。增强层可由例如稀松布层、网孔层等构成。稀松布层为由例如纤维制备的织造织物或非织造织物增强材料。稀松布层的材料的示例包括尼龙、聚酯、纤维玻璃等，但其材料不限于此。稀松布层的平均厚度没有特别限制，但在例如25μm至1000μm并且优选地在25μm至500μm的范围内。可将稀松布层粘结成沿循突出部10。网孔层的材料的示例包括聚丙烯、聚酯、EVA、尼龙等的网孔片材，但其材料不限于此。网孔层的平均厚度没有特别限制，但在例如0.1mm至3mm并且优选地在0.1mm至2mm的范围内。可使用各种粘合剂或方法诸如热融合等将这些增强层粘结成沿循突出部10。

突出部10的片材构件3经由在谷部分12中的每一个处的粘合剂部分15粘结到基体材料2。粘合剂部分15的示例包括由于加热而熔融粘结的热熔融型树脂，以及通过超声波焊接的部分。由熔点低于基体材料2和突出部10的熔点的树脂纤维制成的非织造织物可用作粘合剂部分15。这种树脂或树脂纤维组合物可以为基于聚酯的、基于聚烯烃的、基于聚氨酯的、基于聚丙烯酸类的或类似的树脂。需注意，在基体材料2和突出部10之间的粘结可以为通过热压或针刺基体材料2和突出部10而获得的物理粘结。因此，片材构件3固定到基体材料2，如此，例如即使在由充气轮胎30的旋转引起的离心力作用在设置在充气轮胎30中的吸声结构1上时，由多个突出部10形成的三维形状也将得到适当的保持。

在突出部10内部形成的中空部分20为由基体材料2的前表面2a和构成突出部10的片材构件3形成的空间。中空部分20沿突出部10的延伸方向T延伸。这一延伸方向T为正交于基体材料2的纵向方向的交叉方向。也就是说，中空部分20在多个突出部10中的每一个内部沿交叉方向延伸。另外，在本实施方案中，突出部10之一的将突出部10夹在中间的谷部分12中每一个的片材构件3的梯度角度被构造成大致相等。如此，中空部分20在Z-X平面中的横截面形状大致是以突出部10侧为顶点的等腰三角形形状。

突出部10的片材构件3的材料

突出部10的片材构件3由非织造织物的纤维网构成。术语“纤维网”是指由例如连接的或缠结的纤维形成的制品。非织造织物可为单层或可为多层，并且可根据减小充气轮胎中柱共振声音的效果、充气轮胎的内部空间等来选择。非织造织物的厚度没有特别限制，但例如可为15mm以下。考虑到如稍后所述弯曲非织造织物以形成突出部10的容易性，非织造织物的厚度可为12mm以下。

纤维网的每单位面积重量(下文也称为“单位重量”)的范围没有特别限制，但可为10g/m²至600g/m²，优选地可为20g/m²至400g/m²，并且更优选地可为50g/m²至200g/m²。通过将单位重量构造成10g/m²或更大，可有效地证明减小柱共振声音的效果。另外，通过将单位重量构造成600g/m²以下，可防止由安装纤维网引起的轮胎总重量增加影响旋转时的平衡。

例如，纤维网可通过以下方法制造：梳理法、气流成网法、湿法成网法、水刺法、纺粘法、或静电纺丝法；熔融纺丝法、熔喷法、或类似的熔喷法；或它们的组合。通常，纺粘纤维为通过以下过程形成的小直径纤维：从多个喷丝头的较窄且通常为圆形的毛细管将熔融的热塑性聚合物挤出为长丝并且引起挤出的长丝快速收缩，所述毛细管具有待挤出的纤维的直径。在通过熔融热塑性材料并使用冲模(模具)以细线形状(或长丝形状)形成的纤维中，术语“熔喷纤维”特别地是指以高速气体(例如，空气)流量挤出的窄纤维(微纤维)。纤维网可由单一纤维或者热塑性聚合物的类型和/或其厚度不同的两种或更多种纤维制成。

纤维网可包括短纤维作为粘结剂纤维。术语“粘结剂纤维”是指履行用于连接(例如，通过融合连接)纤维的粘结剂的作用的短纤维。当纤维网包括短纤维时，与仅由吹塑微纤维组成的纤维网相比，纤维网具有体积增加和密度降低的趋势。纤维网优选地包括约20重量％以下的短纤维，并且更优选地包括约10重量％以下的短纤维。包括短纤维的纤维网的示例在美国专利4118531(Hauser)中有所描述。

在使用Davies，C.N的“气载粉尘和粒子的分离”(The Separation of AirborneDust and Particles)，英国机械工程师学会，伦敦，论文集1B，1952年中所述的方法进行计算的情况下，通常纤维网的微纤维具有约0.5μm至15μm并且优选地约1μm至6μm的有效纤维长度。纤维网的最小拉伸强度为例如约4.0N。

根据密实度测得纤维网的体积。此处，术语“密实度”是指例如如以下公式所示的没有单位的分数，表示为α。较低的密实度值指示较大的纤维网体积。纤维网的密实度为例如0.5％至30％并且优选地为1％至25％。

α＝mf/ρf×Lnv

在公式中，

mf：每样品表面积的纤维质量，

ρf：纤维密度，并且

Lnv：纤维网的厚度。

纤维网的材料优选地为具有1μm至40μm并且优选地2μm至20μm的平均孔径的材料。平均孔径可根据ASTM F 316-03“Standard Test Methods for Pore SizeCharacteristics of Membrane Filters by Bubble Point and Mean Flow Pore TestMethod B”(通过起泡点和平均流动孔测试方法B描述膜过滤器孔径尺寸特性的标准测试方法)并使用Freon TF^TM作为测试流体测得。

纤维网的材料可以为热塑性聚合物材料。热塑性聚合物材料的示例包括聚烯烃、聚(异戊二烯)、聚(丁二烯)、氟化聚合物、氯化聚合物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚、聚(醚砜)、聚(砜)、聚(乙酸乙烯酯)、乙酸乙烯酯的共聚物(例如，聚(乙烯)-共-聚(乙烯醇))、聚(磷腈)、聚(乙烯酯)、聚(乙烯醚)、聚(乙烯醇)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯以及类似的聚酯或人造丝等、聚(碳酸酯)和丙烯腈，但不限于此。

优选的聚烯烃的示例包括聚(乙烯)、聚(丙烯)、聚(1-丁烯)、乙烯和丙烯的共聚物、α-烯烃共聚物(例如，1-丁烯、1-己烯、1-辛烯和1-癸烯与乙烯或丙烯的共聚物)、聚(乙烯-共-1-丁烯)和聚(乙烯-共-1-丁烯-共-1-己烯)，但不限于此。

优选的氟化聚合物的示例包括聚(氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯)、偏二氟乙烯的共聚物(诸如，聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯))和三氟氯乙烯的共聚物(例如，聚(乙烯-共-三氟氯乙烯))，但不限于此。

优选的聚酰胺的示例包括尼龙6、尼龙6，6、尼龙6，12、聚(亚氨基己二酰基亚氨基六亚甲基)、聚(亚氨基己二酰基亚氨基十亚甲基)和聚己内酰胺，但不限于此。优选的聚酰亚胺的示例包括聚(均苯四酰亚胺)。

优选的聚(醚砜)的示例包括聚(二苯基醚砜)和聚(二苯基砜-共-二苯醚砜)，但不限于此。

优选的乙酸乙烯酯的共聚物的示例包括聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)和提供各种聚(乙烯醇)的共聚物(诸如，聚(乙烯-共-乙烯醇))(其乙酸基团的至少一部分被水解)，但不限于此。

吸声结构1的制造方法

吸声结构1可使用例如如图3所示的打褶机100制造。打褶机100将带状非织造织物纤维网W连续地制造成片材构件3。打褶机100的一个示例为设置有以下部件的往复运动设备：一对能够在非织造织物纤维网W的厚度方向上往复运动的刀片101、设置成将非织造织物纤维网W竖直夹在中间的加热器102以及调节非织造织物纤维网W的形状的背压器103。利用打褶机100时，传送非织造织物纤维网W的传送辊(未示出)可设置在辊R和打褶机100之间。

首先，将非织造织物纤维网W从通过卷绕非织造织物纤维网W而形成的辊R馈送到打褶机100。然后，将一对刀片101在厚度方向上从两侧压贴到所馈送的非织造织物纤维网W上，并且形成在非织造织物纤维网W中交替重复的折痕(打褶)。通过加热器102从非织造织物纤维网W的上方和下方对打褶的非织造织物纤维网W进行加热，然后通过背压器103调节形状。以下构造也是可能的：通过一对彼此配合的齿轮在非织造织物纤维网W的厚度方向上从两侧将非织造织物纤维网W夹在中间，而不是将一对刀片101压贴到非织造织物纤维网W上，并且沿非织造织物纤维网W的纵向方向交替重复的峰和谷在非织造织物纤维网W中形成。

根据其他实施方案的吸声结构的构造

各种变型可应用于吸声结构1的片材构件3的形状。例如，突出部10的形状和突出高度A、粘合剂部分15的长度等可根据位置变化。参考图4至图7描述了根据其他实施方案的具体吸声结构。

如图4A所示，吸声结构1A与吸声结构1的不同之处在于，在吸声结构1A中，宽谷部分12A在片材构件3A中形成，而不是形成具有尖锐折痕(谷线)的谷部分12。在吸声结构1A中，谷部分12A具有沿基体材料2的前表面2a的预定长度的铺展部，如此，粘合部分15A的粘结长度比粘合剂部分15的粘结长度长。因此，根据吸声结构1A，片材构件3A可以更牢固的方式固定到基体材料2，并且可更牢靠地保持由多个突出部10形成的三维形状。

如图4B所示，吸声结构1B设置有上文所述的谷部分12和谷部分12A两者。此外，吸声结构1B与吸声结构1和吸声结构1A的不同之处在于，谷部分12和谷部分12A形成为沿基体材料2的纵向方向交替重复。根据吸声结构1B，可增加片材构件3B固定到基体材料2的强度，同时抑制增加片材构件3的量和用于粘合剂部分15的树脂等的量。

如图5A所示，吸声结构1C与吸声结构1的不同之处在于，设置了具有不同突出高度的多个突出部10A和多个突出部10B。具体地讲，以突出高度A1从基体材料2的前表面2a突出的多个突出部10A以及以突出高度A2从基体材料2的前表面2a突出的多个突出部10B在片材构件3C中形成为沿基体材料2的纵向方向交替重复。另外，如图5B所示，吸声结构1D与吸声结构1C的不同之处在于，突出部10A和突出部10B被构造成两组，并且每一组在片材构件3D中形成为沿基体材料2的纵向方向交替重复。在吸声结构1C和1D中，突出部10A和突出部10B的突出高度彼此不同。如此，由声波撞击突出部10A引起的声波能量衰减和由声波撞击突出部10B引起的声波能量衰减混合。因此，可以改变吸声结构1减小柱共振声音的特性。

如图6A所示，吸声结构1E与吸声结构1的不同之处在于，设置了形成弯曲表面而不是尖锐折痕(脊线)的突出部10C。多个突出部10C沿基体材料2的纵向方向设置。另外，如图6B所示，吸声结构1F与吸声结构1的不同之处在于，设置了形成弯曲表面而不是尖锐折痕(脊线)的突出部10D。多个突出部10D沿基体材料2的纵向方向设置。另外，在吸声结构1F中，谷部分12A具有沿基体材料2的前表面2a的预定长度的铺展部，并且如此，粘合部分15A的粘结长度比粘合剂部分15的粘结长度长。因此，根据吸声结构1A，片材构件3A可以更牢固的方式固定到基体材料2，并且可更牢靠地保持由多个突出部10D形成的三维形状。

如图7A所示，吸声结构1G与吸声结构1的不同之处在于，设置了具有矩形(帽状)形状横截面的突出部10E。突出部10E在片材构件3G中形成为沿基体材料2的纵向方向交替重复。在吸声结构1G中，谷部分12B沿基体材料2的前表面2a延伸预定长度，并且如此，粘合部分15A的粘结长度比粘合剂部分15的粘结长度长。例如，通过使用一对彼此配合的齿轮在非织造织物纤维网W的厚度方向上从两侧将非织造织物纤维网W夹在中间，而不是在上文所述的打褶机100中将一对刀片101压贴到非织造织物纤维网W上来形成突出部10E。

如图7B所示，吸声结构1H与吸声结构1G的不同之处在于，突出部10E和突出部10F在片材构件3G中形成为沿基体材料2的纵向方向交替重复。突出部10F通过在突出部10B和谷部分12B中形成具有帽形横截面的折痕而获得，并且以突出高度A1从基体材料2的前表面2a突出。在吸声结构1H中，突出部10E和突出部10F的突出高度彼此不同。如此，由声波撞击突出部10E引起的声波能量衰减和由声波撞击突出部10F引起的声波能量衰减混合。因此，可以改变吸声结构1减小柱共振声音的特性。

充气轮胎30的构造

将参考图8A和图8B描述根据本实施方案的充气轮胎30的构造。在图8A中，箭头U指示充气轮胎30的周向方向(下文也称为“周向方向U”)。

充气轮胎30没有特别限制，但在本实施方案中为用于客运车辆的无内胎子午线轮胎。充气轮胎30可为用于强烈要求舱内安静的客运车辆的形式，或可为用于多种用途诸如用于卡车、摩托车、航空器、自行车、挂车等的轮胎。另外，充气轮胎30可为斜交轮胎。

充气轮胎30形成大致环形的形状，并且包括胎面部分31，该胎面部分31为接触道路表面的部分、从胎面部分31的两个边缘在轮胎径向方向上向内延伸的一对侧壁部分32，以及设置在侧壁部分32的内边缘上的一对胎圈部分33。

充气轮胎30包括由内表面34围绕的内部空间ST。内表面34为充气轮胎30内侧面向内部空间ST的表面，并且对应于胎面部分31和侧壁部分32的背表面。通过将胎圈部分33安装在车轮的轮辋(未示出)上使内部空间ST气密。通过用空气等填充气密的内部空间ST来使用充气轮胎30。

通过子午线结构胎体和设置在胎面部分31的内部中的带层来增强充气轮胎30。胎体可具有普遍已知的构造。胎体由一个或多个胎体帘布层构成，在所述胎体帘布层中使用例如有机纤维帘线。带层可具有普遍已知的构造。带层由一个或多个带帘布层构成。在带层中，钢丝帘线被布置成相对于周向方向U以预定角度倾斜，并且钢丝帘线在彼此交叉的方向上重叠。

充气轮胎30的胎面部分31的宽度(胎面宽度)没有特别限制，但可为60mm至315mm的宽度。术语“胎面宽度”意指其中在包括充气轮胎30的中心轴线的横截面视图中充气轮胎30接触道路表面的部分的宽度。胎面宽度不限于实际测得的胎面部分31的宽度，可为根据标准名称给出的宽度尺寸。在本实施方案中，给出了其中胎面宽度为195mm的示例。

充气轮胎30的内径没有特别限制，并且可为3英寸至22.5英寸(76.2mm至571.5mm)。术语充气轮胎30的“内径”是指与其上可安装充气轮胎30的轮辋的外径(轮辋直径)相对应的直径。充气轮胎30的内径不限于实际测得的充气轮胎30的内径，并且可为根据标准名称给出的轮辋直径。在本实施方案中，给出了其中轮辋直径为16英寸(406.4mm)的示例。

充气轮胎30的高宽比没有特别限制，并且可为25％至82％的高宽比。术语“高宽比”是指表示在包括充气轮胎30的中心轴线的横截面视图中侧壁部分32的横截面高度与胎面部分31的横截面宽度之比的数值。

吸声结构1设置在充气轮胎30的内表面34上。在本实施方案中，吸声结构1设置在内表面34上对应于胎面部分31的背表面的位置处。在另一个实施方案中，吸声结构1可设置在内表面34上对应于侧壁部分32的背表面的位置处。例如，在如图1所示平面化制造后，使吸声结构1在周向方向U上以弓形形状弯曲成沿循充气轮胎30的内表面34，并且该吸声结构通过设置在基体材料2的背表面上的粘合剂层固定到内表面34。换句话讲，吸声结构1的基体材料2设置在内表面34上，使得基体材料2的纵向方向沿循周向方向U。用于将吸声结构1固定到内表面34的方法没有特别限制，并且其示例包括其中使用利用双面胶带、粘合剂等进行粘合、热焊接、表面紧固、夹紧等的物理固定法。

吸声结构1可在充气轮胎30的内表面34上设置成在周向方向U上连续。多个吸声结构1可在周向方向U上间歇地设置在充气轮胎30的内表面34上。多个吸声结构1可在周向方向U上间歇地设置在充气轮胎30的内表面34上。在周向方向U上设置的吸声结构1可平行设置成在轮胎轴向方向上形成多行。

已经给出了对本实施方案的各种吸声结构的描述，并且该描述还包括修改示例。在所有情况下，提供了以下效果和益处。将作为本文所述的各种吸声结构1的代表描述吸声结构1。

在吸声结构1和充气轮胎30中，由非织造织物制成的多个突出部10从基体材料2的前表面2a突出。中空部分20在多个突出部10中的每一个内部形成。在吸声结构1通过设置在充气轮胎30的内部中而使用的情况下，当声波撞击充气轮胎30的内部中的突出部10时，声波的一部分穿过突出部10的非织造织物并且其能量衰减。另外，在中空部分20中，声波的一部分被基体材料2或突出部10的非织造织物反射，从而促进声波干扰。因此，声波的能量进一步衰减。因此，充气轮胎30的内部中某些频率的声音共振受到抑制。因此，可以有效地减小充气轮胎30中某些频率的柱共振声音。

另外，在吸声结构1中，基体材料2具有细长的形状，并且突出部10沿正交于基体材料2的纵向方向的交叉方向的方向延伸。多个突出部10沿基体材料2的纵向方向并置。此外，中空部分20在多个突出部10中的每一个内部沿交叉方向延伸。因此，当将吸声结构1设置在充气轮胎30的内表面34上时，更容易使基体材料2沿循周向方向U，并且吸声结构1可设置成使得充气轮胎30的内部空间ST中的声波适当地撞击突出部10。

在吸声结构1中，多个突出部形成波纹管形状。因此，当将吸声结构1设置在充气轮胎30的内表面34上时，即使使吸声结构1在周向方向U上弯曲，也可抑制出现在吸声结构1中的弯曲应力。

在吸声结构1中，突出部从基体材料的前表面2a的突出高度优选地为1mm至50mm；并且突出部沿基体材料的前表面2a的宽度尺寸优选地为3mm至100mm。

修改示例

上文描述了本发明的实施方案，但本发明不限于上述实施方案。例如，给出了以下构造的示例：其中突出部10沿正交于基体材料2的纵向方向的方向延伸，但沿正交于纵向方向的方向延伸不是必需的。任何构造都是可能的，前提条件是突出部10沿与基体材料2的纵向方向交叉的方向延伸。

另外，另一个膜状非织造织物(下文称为“非织造织物膜”(未示出))可进一步层压到突出部10的表面上。非织造织物膜为调节吸声结构1的气流阻力并且具有用于改变吸声特性的功能的薄膜构件。熔喷纤维例如可用于非织造织物膜。通过加热或压力来压紧非织造织物膜可进一步控制气流阻力。另外，可以通过使用粘结剂纤维以粘合方式将熔喷纤维彼此固定(通过将粘结剂纤维分散在熔喷纤维中并且熔融粘结剂纤维)来调节气流阻力。

熔喷纤维没有限制，并且可使用任何熔喷纤维，前提条件是其可经由熔喷法被纺成超细纤维并且具有比粘结剂纤维高的熔点。例如，熔喷纤维可选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚乙烯1，4-环己烷二甲醇(PCT)、聚乳酸(PLA)和/或聚丙烯(PP)、聚丙烯腈、聚乙酸酯、聚酰胺树脂、以及类似的热塑性聚合物。在这些聚合物中，从成本和可加工性的角度来看，优选PET和PP。此外，从减轻重量的角度来看，优选具有较轻比重的PP。

至少表面熔点比熔喷纤维的熔点低的任何纤维都可用作粘结剂纤维。例如，可使用熔点比熔喷纤维的熔点低10℃或更多的粘结剂纤维。另外，可使用熔点比熔喷纤维的熔点低20℃或更多的粘结剂纤维。可使用的粘结剂纤维的示例包括低熔点聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等。例如，在使用熔点为约220℃的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)作为熔喷纤维的情况下，可使用表面熔点为110℃的低熔点聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为粘结剂纤维。

可使用任何纤维状粘结剂纤维，虽然其横截面直径和长度没有限制，但可使用短纤维增加分散性。例如，可使用通过切割纺成纤维制得的纤维长度为约10mm至100mm的短纤维。

使用以下公式可得到有效纤维直径(EFD，μm)。

EFD＝86.65×{[A1.5+1254.37×A4.5]×L}/ΔP}0.5

在该公式中，

ΔP：压力损失(Pa)

A＝BW/(R·L)

BW：样品质量(g)

R：样品密度(g/cc)

L：样品厚度(mm)。

可如下制造非织造织物膜。首先，由熔喷纤维形成具有每单位面积重量为50g/m²至250g/m²的纤维网。另外，替换一部分的熔喷纤维并使其与粘结剂纤维混合，并且纤维网形成。在该步骤中，可以使用普通的熔喷工艺，并且在混合粘结剂纤维的情况下，通过将粘结剂纤维吹塑成与包含吹塑熔喷纤维的气流直接合并而形成其中粘结剂纤维大致均匀地分散在熔喷纤维之间的纤维网。需注意，粘结剂纤维使用例如旋转体诸如Ricken辊等铺展，并且通过高压空气吹塑。可使用相对较短的纤维增加粘结剂纤维的分散性。另外，可通过调节吹塑到高压空气流中的各纤维的量来调节每单位面积重量。

可以将所得的纤维网原样用作非织造织物膜。另外，可以将以下产品用作非织造织物膜：已经通过在至少粘结剂纤维熔融的温度下加热并通过在厚度方向上从上方和下方加压而压紧混合纤维网来调节其气流阻力。加热方法没有限制，并且可使用多种方法，包括使用灯的方法、使用加热器的方法等。另外，可使用多种加压方法，包括使用压力机、压力辊等的方法。可对预热到预定温度的纤维网加压。加热温度满足粘结剂纤维熔融但熔喷纤维不熔融的加热条件。需注意，整个粘结剂纤维不需要熔融，前提条件是纤维结构可以粘合方式固定，则粘结剂纤维可部分熔融。在使用具有芯-鞘结构的粘结剂的情况下，可使用仅鞘部分熔融的粘结剂纤维。因此，获得非织造织物膜。非织造织物膜的密实度为例如3％至20％。

实施例

现在，将通过使用实施例但不限于下文给出的实施例更详细地解释本发明。

基体材料的制备

基体材料由聚酯纺粘纤维构成。基体材料的厚度为约0.15mm。基体材料的每单位面积重量为60g/m²。将用于将基体材料粘附到轮胎的双面胶带层压到基体材料的背表面上。另外，将用于将片材构件粘附到基体材料的聚酰胺热熔融粘合剂膜层压到基体材料的前表面上。

构成突出部的片材构件的制备

制备具有表1所示的规格的非织造织物纤维网。将一对刀片在厚度方向上从两侧压贴到这些非织造织物纤维网上，并且执行打褶，形成交替重复的折痕。使用TK-11(由东京Koki有限公司制造)执行这种打褶，以使得获得表2所示的突出高度和节距的方式。然后，使用夹具，将突出部之一的将突出部夹在中间的谷部分中每一个的片材构件的梯度角度构造成大致相等。将突出部的宽度(即突出部的延伸方向上的长度)设定为约80mm。密实度为1.8％。

非织造织物膜的制备

通过将粘结剂纤维分散在熔喷纤维中来制造非织造织物膜。使用约6μm的有效纤维直径的聚丙烯材料纺成熔喷纤维，使得单位重量为37.5g/m²。将6.6分特的“Unitika#4080”用作粘结剂纤维，其芯-鞘结构的鞘部分的熔融温度为110℃，并且芯部分的熔融温度为260℃，并且将其纤维长度设定为约32mm。将粘结剂纤维以12.5g/m²的单位重量与熔喷纤维合并和混合。因此，获得具有1.5mm的厚度的非织造织物膜。密实度为3.5％。

表1

实施例1

使用通过对非织造织物K-1进行打褶而获得的片材构件形成突出部，使得突出部的突出高度为约17.3mm并且突出部的节距为约20mm。该片材构件与基体材料经由基体材料的粘结层粘结。因此，获得实施例1的吸声结构。在基体材料的纵向方向上1700mm的长度处切割该吸声结构并且将其一层设置在充气轮胎的内表面(胎面部分的背表面)上，使得基体材料的纵向方向沿循充气轮胎的周向方向。使用双面胶带将吸声结构固定到充气轮胎的内表面。制备内部空间的周向长度为约1500mm的充气轮胎，使得柱共振声音产生在200Hz至300Hz的范围内的最大声压。该充气轮胎(LeMans 4，由邓禄普公司(Dunlop)制造)具有195mm的胎面宽度、16英寸(约406.4mm)的轮辋直径、以及55％的高宽比。

实施例2

使用通过对非织造织物K-1进行打褶而获得的片材构件形成突出部，使得突出部的突出高度为约25.9mm并且突出部的节距为约30mm。该片材构件与基体材料经由基体材料的粘结层粘结。因此，获得实施例2的吸声结构。该吸声结构以与实施例1相同的方式设置在充气轮胎的内表面上。

实施例3

使用通过对非织造织物K-2进行打褶而获得的片材构件形成突出部，使得突出部的突出高度为约17.3mm并且突出部的节距为约20mm。该片材构件与基体材料经由基体材料的粘结层粘结。因此，获得实施例3的吸声结构。该吸声结构以与实施例1相同的方式设置在充气轮胎的内表面上。

实施例4

使用通过对非织造织物K-2进行打褶而获得的片材构件形成突出部，使得突出部的突出高度为约25.9mm并且突出部的节距为约30mm。该片材构件与基体材料经由基体材料的粘结层粘结。因此，获得实施例4的吸声结构。该吸声结构以与实施例1相同的方式设置在充气轮胎的内表面上。

实施例5

使用通过对非织造织物H-2进行打褶而获得的片材构件形成突出部，使得突出部的突出高度为约17.3mm并且突出部的节距为约20mm。该片材构件与基体材料经由基体材料的粘结层粘结。因此，获得实施例5的吸声结构。该吸声结构以与实施例1相同的方式设置在充气轮胎的内表面上。

实施例6

使用通过将两层非织造织物膜层压到通过对非织造织物K-1进行打褶而获得的片材构件上而获得的产品形成突出部，使得突出部的突出高度为约25.9mm并且突出部的节距为约30mm。将非织造织物膜层叠到片材构件与中空部分相对的一例上。该片材构件和基体材料经由基体材料的粘结层粘结。因此，获得实施例6的吸声结构。该吸声结构以与实施例1相同的方式设置在充气轮胎的内表面上。

比较例1

将未经受打褶的片状非织造织物K-1以与实施例1相同的方式设置在充气轮胎的内表面上，使得基体材料的纵向方向沿循充气轮胎的周向方向。

比较例2

将未经受打褶的片状非织造织物K-2以与实施例1相同的方式设置在充气轮胎的内表面上，使得基体材料的纵向方向沿循充气轮胎的周向方向。

柱共振声音的声压的测量

使用丙烯酸泡沫胶带，将由天然橡胶制成且具有2mm的厚度的板构件附连到充气轮胎的一对胎圈部分。因此，闭合充气轮胎的内部空间。在充气轮胎的板构件中在周向方向上相对两侧的位置处开一对孔，并且通过这些孔中的每一个将噪声源和麦克风插入内部空间中。然后，用粘土填充孔的间隙并且测量柱共振声音的声压。使用OmniSource扬声器(4295型，由Brüel＆公司制造)作为噪声源。在相同声压水平(-40dBA)下，从低频到高频输入全向白噪声作为噪声源。使用1/2英寸自由场麦克风(4189-A021型，由Brüel＆公司制造)作为麦克风。使用FFT和CPB分析仪(Pulse LabShop，由Brüel＆公司制造)分析测得的声音，得到峰在200Hz至300Hz的范围内的柱共振声音的最大声压。测量结果示于表2中。

表2

如表2所示，与其中设置了比较例1和2的吸声结构的充气轮胎相比，其中设置了实施例1至6的吸声结构的充气轮胎具有更小的峰在200Hz至300Hz的范围内的柱共振声音的最大声压。另外，与其中设置了实施例1和2的吸声结构的充气轮胎相比，其中设置了实施例3和4的吸声结构的充气轮胎具有甚至更小的峰在200Hz至300Hz的范围内的柱共振声音的最大声压。如此证实，利用实施例1至6的吸声结构可减小某些频率(200Hz至300Hz的范围)的柱共振声音。

Claims

1.一种吸声结构，所述吸声结构用于设置在充气轮胎的内部中，所述吸声结构包括：

片状基体材料；

多个突出部，所述多个突出部由非织造织物制成并且从所述基体材料的前表面突出；以及

中空部分，所述中空部分设置在所述突出部内部。

2.根据权利要求1所述的吸声结构，其中：

所述基体材料为细长的；

所述突出部沿与所述基体材料的纵向方向交叉的交叉方向延伸；

所述多个突出部沿所述基体材料的所述纵向方向并置；并且

所述中空部分在所述多个突出部中的每一个内部沿所述交叉方向延伸。

3.根据权利要求1或2所述的吸声结构，所述吸声结构为波纹形结构的形式。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的吸声结构，其中所述多个突出部形成波纹管形状。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的吸声结构，其中所述突出部从所述基体材料的所述前表面的突出高度在约1mm至约50mm的范围内。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的吸声结构，其中所述突出部沿所述基体材料的所述前表面的宽度尺寸在约3mm至约100mm的范围内。

7.一种充气轮胎，所述充气轮胎包括：

吸声结构，所述吸声结构设置在所述充气轮胎的内表面上，其中所述吸声结构包括：

片状基体材料；

中空部分，所述中空部分设置在所述突出部内部。

8.根据权利要求7所述的充气轮胎，其中所述吸声结构为波纹形结构的形式。

9.根据权利要求7或8所述的充气轮胎，其中所述基体材料为细长的并且设置在所述内表面上，使得所述基体材料的纵向方向沿循所述充气轮胎的周向方向，所述突出部沿与所述基体材料的纵向方向交叉的交叉方向延伸，所述多个突出部沿所述基体材料的所述纵向方向并置，并且所述多个突出部中的每一个内部的所述中空部分沿所述交叉方向延伸。

10.一种车轮，所述车轮包括：

轮辋；以及

根据权利要求7至9中任一项所述的充气轮胎，所述充气轮胎安装在所述轮辋上。

11.一种从充气轮胎吸收声音的方法，所述方法包括：

将根据权利要求1至6中任一项所述的吸声结构设置在充气轮胎内部。

12.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括：

在将所述吸声结构设置在所述充气轮胎内部后，将所述充气轮胎安装到轮辋上，以形成车轮。

13.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括：

将所述车轮安装到车辆上。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述车辆为机动车。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述机动车为客车、公共汽车、卡车、移动住房、或拖车。