CN110072710B - 通过布置局部导电条而导电的轮胎 - Google Patents

通过布置局部导电条而导电的轮胎 Download PDF

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Abstract

轮胎(1)，其包括胎冠区域(4)，该胎冠区域(4)包括胎冠增强层(41)，该胎冠增强层(41)在径向外侧于顶上置以胎面(40)，所述胎面(40)由至少一种不导电的材料形成，所述胎冠增强层(41)包括彼此叠置的多个层(411、412、423)，所述胎冠增强层的每个层在周向方向上包括两个端部，这两个端部在对接区域中结合在一起，所述胎面(40)包括接合区域，所述接合区域相对于所述胎冠增强层(413)的位于径向最外侧的层的叠置区域在周向上偏移180°的角度，该轮胎包括至少一个导电条(7)，所述导电条(7)具有最多等于2mm的厚度和窄的宽度，并且定位于所述胎面和所述胎冠增强层之间，该轮胎使得，所述导电条(7)在周向上局部化，以便成角度地等距离地定位于所述胎面的接合区域和径向最外侧增强层的对接区域之间，这两个区域在直径上相反。

Description

通过布置局部导电条而导电的轮胎
技术领域
本发明的领域是预定用于安装在重型运输车辆上的轮胎。更具体地，本发明涉及存储在轮胎中的电荷的流动和消除的问题，这些轮胎包含弹性体材料，这些弹性体材料是非常差的电导体。
背景技术
定义：
在本申请的上下文中，作为非常差的电导体的材料应该理解为是具有大于或等于108Ohm/cm的电阻率的材料。同样，作为电导体的材料应该理解为是具有小于106Ohm/cm的电阻率的材料。这些材料具有合适的弹性。
在本说明书中，术语“径向”或“径向地”用于指示当在轮胎上考虑时是垂直于轮胎的旋转轴线的方向的方向，而当仅仅在胎面上考虑时，其对应于所述胎面的厚度方向。
此外，术语“周向”用于指示对应于与以轮胎的旋转轴线为中心的任何圆相切的方向的方向。该同一方向对应于胎面的纵向方向，所述胎面在轮胎制造时被结合之前以扁平条的方式形成。
轮胎由通过侧壁连接到胎圈的胎冠构成，这些胎圈预定用于与安装轮辋相接触。轮胎在其结构内包括胎体增强层，所述胎体增强层由多个增强件形成，所述多个增强件从一个胎圈延伸到另一个胎圈并增强侧壁和胎冠。此外，轮胎的胎冠包括胎冠增强层，所述胎冠增强层在径向外侧于顶上置以胎面，所述胎面预定用于在轮胎行驶时与道路相接触并磨损。
胎冠增强层可以由多层弹性体材料形成，其中每层利用增强件(例如各种性质的帘线：金属，织物)来增强。轮胎通常通过叠置各种层来构建，其中每个层形成轮胎结构的一个元件，每个层沿着周向方向卷绕并具有端部。这些端部可以端对端地布置或彼此叠置以形成抵接区域。
从一个胎圈延伸到另一个胎圈的胎体增强层也是如此。该胎体增强层包括多个增强件，所述多个增强件以每个增强件都被包含在一径向平面(包含旋转轴线的平面)中的方式布置。在制造期间，该胎体增强层被铺设在圆筒上，胎体增强件平行于圆筒的轴线定向。该增强层在该轮胎构建圆筒上在周向方向上包括两个端部，通过在几个增强件上叠置这两个端部而实现了该增强层的机械完整性。
通过模制和硫化所述弹性体材料的最终操作而获得了所有组成部分和层的内聚力，该操作在模具中进行。该模具赋予轮胎外观，除了标记之外，所述轮胎的外观还包括在其胎面上的胎面花纹设计。
为了降低轮胎的滚动阻力并因此降低车辆的燃料消耗，制成轮胎的弹性体材料选自低滞后弹性体材料，其限制因行驶而产生的加载循环期间的能量损失。这些低滞后材料要么具有低含量的炭黑填料，要么是以主要填料的方式包含不导电的填料(例如，二氧化硅)的材料。这些特征的影响是非常显著地减少电荷的传导，因此电荷可能在轮胎中积聚并伴以所有可能引起的缺点。
具有低滞后损耗的材料的使用已被广泛开发用于胎面的形成，因为考虑到这些材料所赋予的优点还在于改善了以下性能方面：干燥地面上或者潮湿或结冰地面上的抓地力，抗磨损，行驶噪音。在欧洲专利EP 0501227 B1中以说明的方式描述了这种类型的轮胎。
然而，这些化合物的使用产生了与车辆行驶期间的静电累积相关的问题，因为没有将积聚在轮胎中的电荷导向道路的流动路径。这种路径的缺失是制成胎面的材料具有非常高的电阻率的结果。当某些特定条件同时存在时，因此而积聚在轮胎中的静电易于导致车辆的乘员当该乘员触碰车辆的车身时受到电击。由于放电产生的臭氧的存在，这种静电还易于加速轮胎的老化。根据道路和车辆的性质，未被移除的静电还可能由于产生的干扰而导致车辆上的电子设备的故障。
该问题已引起特别关注，并且大量工作已产生各种解决方案以允许电荷从轮胎流向道路。
在专利EP 0658452 B1中特别说明了一种解决方案，其中至少一个导电材料的插入件优选地添加到轮胎的整个圆周上并且添加到胎面的厚度内，该插入件将胎面的外表面连接至胎冠增强层或胎体增强层或邻近胎面的任何其它足够导电的部件。
根据该解决方案，胎面的外表面被连接到轮胎的紧邻所述胎面的外表面并且导电的部件，例如侧壁，胎冠增强层增强件或胎体增强层。电荷被从轮辋移除到地面，所述轮辋被连接到车辆，其中所述电荷穿过与所述轮辋相接触的胎圈，然后沿着穿过侧壁、穿过构成胎体增强帘布层的材料或者保护侧壁的橡胶、朝向胎冠区域的内部部分的路径流动，最后从胎冠区域的内部部分通过胎冠增强层并通过胎面流向地面。
文献EP1659005 B1描述了通过使用窄导电条而实现的可应用于这种类型的轮胎的各种备选形式的解决方案，该窄导电条在胎圈和胎面中的导电插入件之间产生导电路径。已经发现，该在后的解决方案在解决与轮胎中的电荷累积相关的问题方面是完全有效的。然而，添加这种窄导电条会导致轮胎厚度不均匀，从而导致轮胎的不一致性，这种不一致性可能导致轮胎产生异常或不均匀的磨损。不一致性是指车轮转动时的不均匀性，这可能在厚度、宽度和刚度方面产生局部变化，而这在行驶情况下导致振动。不均匀磨损是指与其他区域相比在胎面的某些区域中倾向于更大的磨损。这种不均匀磨损还是行驶期间的振动的一个促成因素，并且可能导致轮胎提前退役。均匀磨损被定义为一致地影响胎面的整个宽度并且在其整个圆周上一致地影响胎面的整个宽度的磨损。重型车辆轮胎所寻求的正是这种类型的磨损，而非不均匀的磨损。
重型车辆的轮胎对其制造质量特别敏感，并且诸如静态不平衡和不圆度的一致性标准被非常严格地控制。轮胎中重量分布的不对称性与其在同一区域中的多个部件的若干接合部的累积一同产生不平衡类型的失衡效应，其可能导致异常或不均匀的磨损。所述多个部件的端部的接合区域或叠置区域的存在产生振动，已经发现，所述振动也与不均匀磨损的发生有关。
本发明试图解决当添加用于传导电荷的局部导电条时可能发生的这个问题，因为作为特别差的电导体的材料的使用，所述电荷不能从车辆流向道路。
因此，本文描述的发明提出了对EP1659005 B1中提出的架构的改进，从而降低了与在至少一个侧壁中延伸的至少一个导电条的存在相关联的不均匀磨损的风险。
发明内容
根据本发明的轮胎预定用于安装在车轮上并且包括：
-胎冠区域，所述胎冠区域包括在径向外侧于顶上置以胎面的胎冠增强层，该胎面具有被称为胎面表面的、预定用于与道路相接触的外表面，该胎面由至少一种非电导体的材料形成并且包括导电器件，以便在所述胎面的整个厚度上导电，所述胎冠增强层包括彼此叠置的多个层，
-预定用于提供车轮和轮胎之间的接触的两个胎圈，所述胎圈的与车轮相接触的部分是电导体，
-预定用于提供所述胎冠区域和所述胎圈之间的连接的侧壁。
所述胎体增强层围绕一轴线卷绕，并且其端部被结合在一起，以便确保良好的机械完整性。该连接区域产生不连续性，所述不连续性可能干扰胎面磨损的一致性。
所述胎冠增强层的每一层都被卷绕并且在周向方向上包括两个端部，这两个端部通过将它们彼此对接而在抵接区域结合在一起，以确保硫化后的良好机械完整性。
所述胎面被卷绕并且在周向方向上包括两个端部，这两个端部通过在所述胎面的厚度中形成的倾斜接合区域而被机械地结合在一起。
该胎面接合区域相对于所述胎冠增强层的径向最外层的端部被对接在一起的区域在周向上偏移180度的角度。
所述胎面包括至少一个导电器件，所述导电器件从所述胎面的胎面表面穿过所述胎面的整个厚度延伸。
此外，所述轮胎包括至少一个导电条，所述导电条具有小的厚度(即，最多2mm)且具有小的宽度，并且由作为电导体的橡胶性质的材料制成，并在所述胎冠增强层的宽度的至少一部分上定位于所述胎面和所述胎冠增强层之间，以便产生用于使电荷在形成于所述胎面中的导电器件和所述侧壁中的至少一个或所述胎圈之一之间流动的流动路径。
该轮胎使得，该导电条在周向上按照在所述胎面接合区域和所述径向最外侧增强层对接在一起的区域(这两个区域在直径上相反)之间的等角度距离处定位的方式定位。
这种布置有效地使得可以最小化所述导电条的存在对轮胎的一致性的影响，从而可以避免产生不均匀的胎面磨损。
优选地，所述导电条的厚度最多等于1mm。
在另一个优选实施例中，所述导电条按照径向定向并且在所述胎冠增强层的整个宽度上延伸的方式定位。
在另一备选形式中，所述导电条倾斜地定位在与所述胎面接合区域和所述径向最外侧增强层的叠置区域等距离的周向位置的任一侧(两侧)，这种布置的目的是限制该条的存在对胎面在其中与道路相接触的接触区块的影响。该导电条定向的角度最多等于20度。
在另一个优选实施例中，预定用于提供所述胎冠区域和所述胎圈之间的连接的侧壁是不导电的。在这种情况下，所述导电条延伸到所述侧壁中的至少一个中以与所述胎圈部分相接，从而在所述轮辋和所述道路之间提供用于电荷的路径。
在本发明的实施例的另一个有利的备选形式中，所述胎体增强层的倒数第二层的接合区域按照使其位于与所述导电条在直径上相反的位置处的方式成角度地定位。
穿过所述胎面的导电器件可以包括至少一个由橡胶材料制成的插入件，该插入件具有足够的厚度以在地面和所述导电条之间传导电荷。
在另一备选形式中，所述胎冠增强层包括至少一层在周向方向上或在接近周向方向的方向上、即相对于周向方向以最多等于10度的角度定向的环箍增强件，该环箍层的存在具有限制轮胎旋转时轮胎的胎冠在径向方向上的膨胀从而减小可能与窄导电条的存在相关的不一致性的效果。
通过参考附图给出的以下描述，本发明的进一步的特征和优点将变得明显，附图通过非限制性示例的方式示出了本发明的主题的若干实施例。
附图说明
图1描绘了根据本发明的轮胎的局部视图，其中轮胎的侧壁是导电的；
图2示出了图1的轮胎的胎冠的局部视图，其中示出了导电条的定位；
图3描绘了图1的轮胎的侧视图，其中示意性地示出了主增强层、胎面的接合部的位置以及导电带的位置。
具体实施方式
图1显示了根据本发明的具有尺寸315/70R22.5的轮胎1的局部视图。该轮胎1包括预定用于与安装轮辋(未示出)相接触的胎圈2，这些胎圈2通过导电侧壁3延伸，这些侧壁3被连接到胎冠4。该轮胎1包括从胎圈延伸至胎圈的胎体增强层5。
在胎体增强层5的径向外侧形成的轮胎的胎冠4包括胎冠增强层41，所述胎冠增强层41包括被称为工作层411、412的两层增强件，这些工作层顶上置以保护层413。最后，胎冠增强层41在径向外侧覆以胎面40，所述胎面40预定用于经由其胎面表面400与道路相接触。
在所描述的示例中，构成胎冠增强层41和胎体增强层5的橡胶材料不是电导体。此外，胎面40同样由不良导体或非导体的材料制成，并且其增强填料主要是二氧化硅。
在轮胎构建期间，每个工作层411、412和保护层413通过沿着周向方向卷绕而铺设。每个工作层和保护层包括两个端部，所述两个端部彼此对接或者端对端地铺设以提供良好的机械完整性。如果将第一工作层411的叠置区域作为一角度参考点，则第二工作层412的叠置区域从该角度参考点偏移90度，而最后层413(保护层)以与该同一参考点在直径上相反(完全相反)的方式定位。
在该实例中，具有等于15mm的厚度E的胎面40包括以35度的平均角度倒角的两个端部；这些端部预定用于彼此抵靠地放置以便产生良好的机械连接。倒角端部的该叠置区域位于与胎冠增强层的最后层413的叠置区域相反的位置处。
在此处所呈现的例子中，所述侧壁以及所述胎圈的材料是导电的。
为了为胎面40中的电荷提供流动路径，导电插入件6被模制到所述胎面中，并且所述导电插入件6穿过所述胎面的在其胎面表面400和其径向最内侧表面之间的整个厚度。
为了在安装轮辋和轮胎在其上行驶的道路之间产生导电路径，由导电材料制成的导电条7被定位在胎冠增强层的最后保护层413的径向外侧，并且跨过该胎冠增强层的整个轴向宽度，该导电条7具有1mm的厚度和25mm的宽度。
图2以平面图描绘了导电条7，其覆盖保护层413的整个宽度，以便与导电侧壁相接触。在该示例中，导电条7遵循可以被限定为径向的路径，因为其最长边缘平行于胎体增强层5的增强件，在该实例中，所述增强件是径向的。
图3描绘了图1的轮胎的侧视图，其分别示出了胎面和主增强层的连接区域412A、413A、40A的位置，以及导电带7的位置。
所述导电条放置在与胎面40的接合区域和胎冠增强层41的最后保护层413的接合区域相距90度的角度区段中，并且位于与第二工作层412在直径上相反(完全相反)的位置处。第一工作层411的端部对接在一起的区域与胎面接合区域40A位于相同的角度参考点。
在图4所示的另一备选形式中，导电条7按照其长边不与胎体增强层5的径向增强件对齐的方式定位。导电条7的铺设角度在此处为大约15度(相对于横向或轴向方向测得的角度)。
在本发明的备选形式中，所述侧壁不导电。在这种情况下，导电条7延伸到侧壁3中，以在形成于胎面中的导电插入件6和与轮辋相接触的胎圈的材料之间提供连续性。

Claims (7)

1.轮胎(1)，其预定用于安装在车轮上并承受载荷，其包括：
-胎冠区域(4)，所述胎冠区域(4)包括在径向外侧于顶上置以胎面(40)的胎冠增强层(41)，该胎面具有被称为胎面表面的、预定用于与道路相接触的外表面(400)，该胎面(40)由至少一种非电导体的材料形成并且包括导电器件(6)，以便在所述胎面的整个厚度上导电，所述胎冠增强层包括彼此叠置的多个层(411、412、413)，
-预定用于提供车轮和轮胎之间的接触的两个胎圈(2)，所述胎圈的与车轮相接触的部分是电导体，
-侧壁(3)，所述侧壁(3)预定用于提供所述胎冠区域(4)和所述胎圈(2)之间的连接，
所述胎冠增强层(41)的每一层都被卷绕并且在周向方向上包括两个端部，这两个端部在抵接区域中结合在一起以确保良好的机械完整性，
所述胎面(40)被卷绕并且在周向方向上包括两个端部，这两个端部通过在所述胎面的厚度中形成的倾斜的胎面接合区域机械地结合在一起，该胎面接合区域在周向上相对于所述胎冠增强层(41)的径向最外层(413)对接在一起的区域偏移180度的角度，
该轮胎包括至少一个导电条(7)，所述导电条(7)具有最多等于2mm的厚度以及等于所述胎面(40)的胎面接合区域(40A)的周向宽度的最多两倍的宽度，并且由作为电导体的橡胶性质的材料制成，且在所述胎冠增强层的整个宽度上定位于所述胎面(40)和所述胎冠增强层(41)之间，以便在形成于所述胎面(40)中的导电器件和所述胎圈(2)之间产生用于电荷的流动路径，
该轮胎的特征在于，该导电条(7)在周向上按照在所述胎面接合区域(40A)和径向最外侧增强层对接在一起的抵接区域(413A)之间的等角度距离处定位的方式定位，这两个区域在直径上相反。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其中，所述导电条(7)具有最多等于1mm的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的轮胎，其中，所述导电条(7)按照在径向上跨过所述胎冠增强层(41)的整个宽度定向的方式定位。
4.根据权利要求1或2所述的轮胎，其中，所述导电条(7)倾斜地定位在与所述胎面接合区域(40A)和所述径向最外侧增强层的抵接区域(413A)等距离的周向位置的任一侧，这种布置的目的是限制该导电条的存在对所述胎面在其中与道路相接触的接触区块的影响。
5.根据权利要求4所述的轮胎，其中，所述导电条(7)定向的角度最多等于20度。
6.根据权利要求1或2所述的轮胎，其中，所述胎冠增强层(41)的在径向上从内向外的倒数第二层(412)成角度地定位，以便位于与所述导电条(7)在直径上相反的位置处。
7.根据权利要求1或2所述的轮胎，其中，所述胎冠增强层(41)包括至少一层在周向方向上或在接近周向方向的方向上、即相对于周向方向以最多等于10度的角度定向的环箍增强件，该环箍增强件的存在具有限制轮胎旋转时轮胎的胎冠在径向方向上的膨胀从而减小可能因窄导电条(7)的存在而产生的不一致性的效果。
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