CN110936768B - 一种减震降噪的实心轮胎及其制备方法 - Google Patents

一种减震降噪的实心轮胎及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种减震降噪的实心轮胎及其制备方法，涉及减震降噪的实心轮胎技术领域。胎体(1)的胎面(2)上规则的分布着中心花纹块(8)、边花纹块(10)和填充花纹块(11)，在胎侧二区(4)上、以胎体(1)的中心线为轴圆周分布侧孔(13)，侧孔(13)是有斜度的锥孔，暴露在胎侧上的开孔圆是侧孔(13)的小圆。与现有技术相比，本发明中的有益效果：采用了在实心轮胎的聚氨酯材料中加入空心无机粒子和改进实心轮胎的结构的方法，胎面上设置花纹块，胎侧处开设侧孔，能够有效减轻实心轮胎震动，噪音降低2‑8dB。

Description

一种减震降噪的实心轮胎及其制备方法
技术领域
本发明涉及减震降噪的实心轮胎技术领域，特别涉及一种减震降噪的实心轮胎及其制备方法。
背景技术
目前，城市噪音污染已成为四大环境公害之一。其中，车辆噪音是城市噪音的主要来源。降低轮胎在行驶过程中的噪音，成为轮胎改进方向之一。
实心轮胎是与充气轮胎(空心轮胎)对应的一种轮胎，其胎体是实心的，不用帘线作骨架，不必充气，又称为免充气轮胎。实心轮胎主要适用于低速、载重的车辆；因为实心轮胎不会发生胎爆、漏气等情况，广泛应用于矿物开采、工程建设及货物运输等方面。在城市路面上以中低速进行作业的洒水车、扫地车等车辆已开始推广应用实心轮胎。
轮胎为结构复杂的动态非线性系统，根据产生方式和传播介质的不同，轮胎噪声分为胎体结构振动噪声和与空气相关的气动噪声。胎体结构振动噪声是滚动轮胎在外来激励力作用下引起胎体、胎面和胎侧的振动而向外辐射的噪声，其发声过程包括振动激励、振动响应和声辐射三个阶段。
而实心轮胎由于其胎体是实心的，当受到外部震动时，实心轮胎会将震动力几乎全部传递至车体本身，引起车体较大的震动颠簸，也就是实心轮胎的防震性能不好，轮胎辐射噪声主要是由于轮胎表面的振动引起周围空气的振动而产生的，实心轮胎防震性能不好导致其产生的轮胎辐射噪声较大。而对于使用实心轮胎的车辆上的驾驶员来说，驾乘舒适性不佳。对于实心轮胎的减震降噪可以从胎体材质和胎体结构两方面进行。
发明内容
本发明提供一种减震降噪的实心轮胎及其制备方法，采用了在实心轮胎的聚氨酯材料中加入空心无机粒子和改进实心轮胎的结构的方法，解决上述技术问题。
具体技术方案是一种减震降噪的实心轮胎，包括胎体，胎体的胎面上规则的分布着中心花纹块、边花纹块和填充花纹块，中心花纹块对称分布在胎面的中心线处，中心花纹块的边缘处间隔分布凸出块；边花纹块位于胎面的两边，边花纹块的弧状部朝向胎面的中心线；在中心花纹块和边花纹块之间分布着填充花纹块；中心花纹块和边花纹块之间、中心花纹块和填充花纹块之间、边花纹块和填充花纹块之间都有花纹沟；
胎体的中间是空心的轮毂腔，轮毂腔的外周是与轮毂相配合的安装区，安装区的外侧由里向外依次是胎侧一区、胎侧二区和胎侧三区，安装区处胎体的宽度小于胎侧一区处胎体的宽度，胎侧二区处胎体的宽度分别小于胎侧一区处胎体的宽度和胎侧三区处胎体的宽度；在胎侧二区上、以胎体的中心线为轴圆周分布侧孔，侧孔是有斜度的锥孔，暴露在胎侧上的开孔圆是侧孔的小圆。
需要说明的是，边花纹块的弧状部是指具有弧形外轮廓的地方。安装区处胎体的宽度小于胎侧一区处胎体的宽度，胎体的宽度与轮胎胎体宽度在同一方向上。胎侧二区处胎体的宽度分别小于胎侧一区处胎体的宽度和胎侧三区处胎体的宽度；也可以理解为，在轮胎宽度方向上，胎侧二区向胎面中心线凹陷。
进一步，中心花纹块和边花纹块之间的花纹沟宽度大于中心花纹块和填充花纹块之间的花纹沟宽度，中心花纹块和边花纹块之间的花纹沟宽度大于边花纹块和填充花纹块之间的花纹沟宽度。
进一步，凸出块远离胎面中心线的一侧呈圆弧状。圆弧状的设计，对应的花纹沟也是圆滑的弧线，利于气体在胎面处顺畅排出，减轻震动，同时避免大噪声的出现。
进一步，侧孔的高度＜胎体宽度的一半。侧孔过高会降低实心轮胎的强度和使用安全性；过低，减震降噪的效果不明显。优选的，侧孔的高度是胎体宽度的四分之一左右。
进一步，侧孔在胎体的两侧呈对称分布。两侧都设置侧孔，均衡减震；对实心轮胎两侧的噪声分别进行作用，效果更好。
进一步，侧孔的底面和侧面都是凹凸面。这样的设计，能够改变噪声的传播路径，达到吸音降噪的效果。
一种减震降噪的实心轮胎的制备方法，包括以下步骤：
S1、将二异氰酸酯、聚醚多元醇、三羟甲基丙烷、醋酸乙酯、二羟甲基丙酸、N-甲基吡咯烷酮、丙酮、偶氮二异丁腈、成膜助剂、流平剂、增稠剂置于反应釜中反应，得到预聚氨酯；
S2、用三乙胺中和预聚氨酯，在55℃水中乳化，用乙二胺扩链得到聚氨酯乳液；
S3、将聚氨酯乳液加热升温至80-90℃，在2.5h内均匀滴加偶氮二异丁腈溶液，保温3h，降温出料，用200目筛网过滤，滤液即为一级液态聚氨酯；
S4、向一级液态聚氨酯中，加入空心无机粒子、硅烷偶联剂和分散剂，搅拌混合均匀，得到二级液态聚氨酯；
S5、将二级液态聚氨酯浇注到实心轮胎的模具中，进行固化，开模取出实心轮胎。
进一步，S4中使用的空心无机粒子是玻璃微珠，粒径为10-15μm，堆积密度为0.1-0.3g/cm3。
进一步，S4中，硅烷偶联剂的用量是空心无机粒子重量的1％-5％。
空心无机粒子内部具有封闭的中空结构，对噪音具有良好的阻隔和吸收能力。在本发明中，所添加的空心无机粒子，粒径为6-15μm，堆积密度为0.1-0.3g/cm3，颗粒细小；由硅烷偶联剂对其进行表面改性，在分散剂的作用下，均匀分散在聚氨酯为主的胎体中。添加空心无机粒子的实心轮胎比不添加空心无机粒子的实心轮胎，使用中噪音能够降低2-4dB。
与现有技术相比，本发明中的有益效果，采用了在实心轮胎的聚氨酯材料中加入空心无机粒子和改进实心轮胎的结构的方法，能够有效减轻实心轮胎震动，噪音降低2-8dB；在实心轮胎的胎面上设置花纹块，对于实心轮胎行进时进入底部的空气，能够及时排出，有效减轻震动和降低噪声；在胎侧处开设侧孔，侧孔能够缓冲部分震动力，将侧孔设计成锥孔，暴露在胎侧上的开孔圆是侧孔的小圆，能够避免外界颗粒物进入到实心轮胎中。
附图说明
图1为本发明中实心轮胎断面结构示意图；
图2为图1的主视图；
图3为图2的A-A剖面图；
图4为图3的B处放大图。
1、胎体，2、胎面，3、胎侧一区，4、胎侧二区，5、胎侧三区，6、安装区，7、轮毂腔，8、中心花纹块，9、凸出块，10、边花纹块，11、填充花纹块，12、花纹沟，13、侧孔。
具体实施方式
下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：
需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的，改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
参照图1-4，一种减震降噪的实心轮胎，包括胎体1，胎体1的胎面2上规则的分布着中心花纹块8、边花纹块10和填充花纹块11，中心花纹块8对称分布在胎面2的中心线处，中心花纹块8的边缘处间隔分布凸出块9；边花纹块10位于胎面2的两边，边花纹块10的弧状部朝向胎面2的中心线；在中心花纹块8和边花纹块10之间分布着填充花纹块11；中心花纹块8和边花纹块10之间、中心花纹块8和填充花纹块11之间、边花纹块10和填充花纹块11之间都有花纹沟12；
胎体1的中间是空心的轮毂腔7，轮毂腔7的外周是与轮毂相配合的安装区6，安装区6的外侧由里向外依次是胎侧一区3、胎侧二区4和胎侧三区5，安装区6处胎体的宽度小于胎侧一区3处胎体的宽度，胎侧二区4处胎体的宽度分别小于胎侧一区3处胎体的宽度和胎侧三区5处胎体的宽度；在胎侧二区4上、以胎体1的中心线为轴圆周分布侧孔13，侧孔13是有斜度的锥孔，暴露在胎侧上的开孔圆是侧孔13的小圆。
需要说明的是，边花纹块10的弧状部是指具有弧形外轮廓的地方。安装区6处胎体的宽度小于胎侧一区3处胎体的宽度，胎体的宽度与轮胎胎体宽度在同一方向上。胎侧二区4处胎体的宽度分别小于胎侧一区3处胎体的宽度和胎侧三区5处胎体的宽度；也可以理解为，在轮胎宽度方向上，胎侧二区4向胎面中心线凹陷。
中心花纹块8和边花纹块10之间的花纹沟12宽度大于中心花纹块8和填充花纹块11之间的花纹沟12宽度，中心花纹块8和边花纹块10之间的花纹沟12宽度大于边花纹块10和填充花纹块11之间的花纹沟12宽度。
凸出块9远离胎面2中心线的一侧呈圆弧状。圆弧状的设计，对应的花纹沟也是圆滑的弧线，利于气体在胎面处顺畅排出，减轻震动，同时避免大噪声的出现。
侧孔13的高度＜胎体1宽度的一半。侧孔13过高会降低实心轮胎的强度和使用安全性；过低，减震降噪的效果不明显。优选的，侧孔13的高度是胎体1宽度的四分之一左右。
侧孔13在胎体1的两侧呈对称分布。两侧都设置侧孔13，均衡减震；对实心轮胎两侧的噪声分别进行作用，效果更好。
侧孔13的底面和侧面都是凹凸面。这样的设计，能够改变噪声的传播路径，达到吸音降噪的效果。
一种减震降噪的实心轮胎的制备方法，包括以下步骤：
S1、将二异氰酸酯、聚醚多元醇、三羟甲基丙烷、醋酸乙酯、二羟甲基丙酸、N-甲基吡咯烷酮、丙酮、偶氮二异丁腈、成膜助剂、流平剂、增稠剂置于反应釜中反应，得到预聚氨酯；
S2、用三乙胺中和预聚氨酯，在55℃水中乳化，用乙二胺扩链得到聚氨酯乳液；
S3、将聚氨酯乳液加热升温至80-90℃，在2.5h内均匀滴加偶氮二异丁腈溶液，保温3h，降温出料，用200目筛网过滤，滤液即为一级液态聚氨酯；
S4、向一级液态聚氨酯中，加入空心无机粒子、硅烷偶联剂和分散剂，搅拌混合均匀，得到二级液态聚氨酯；
S5、将二级液态聚氨酯浇注到实心轮胎的模具中，进行固化，开模取出实心轮胎。
S4中使用的空心无机粒子是玻璃微珠，粒径为6-15μm，堆积密度为0.1-0.3g/cm3。S4中，硅烷偶联剂的用量是空心无机粒子重量的1％-5％。
本发明的主要改进点在于：在实心轮胎的胎面上设置花纹块，对于实心轮胎行进时进入底部的空气，能够及时排出，有效减轻震动和降低噪声；在胎侧处开设侧孔，侧孔能够缓冲部分震动力；将侧孔设计成锥孔，暴露在胎侧上的开孔圆是侧孔的小圆，能够避免外界颗粒物进入到实心轮胎中。空心无机粒子内部具有封闭的中空结构，对噪音具有良好的阻隔和吸收能力。
在本发明中，所添加的空心无机粒子，粒径为6-15μm，堆积密度为0.1-0.3g/cm3，颗粒细小；由硅烷偶联剂对其进行表面改性，在分散剂的作用下，均匀分散在聚氨酯为主的胎体中。添加空心无机粒子的实心轮胎比不添加空心无机粒子的实心轮胎，使用中噪音能够降低2-4dB。对于采用了本发明中的实心轮胎的胎体结构，同时添加空心无机粒子，噪音能够降低2-8dB。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (8)

1.一种减震降噪的实心轮胎的制备方法，其特征在于，
包括以下步骤：
S1、将二异氰酸酯、聚醚多元醇、三羟甲基丙烷、醋酸乙酯、二羟甲基丙酸、N-甲基吡咯烷酮、丙酮、偶氮二异丁腈、成膜助剂、流平剂、增稠剂置于反应釜中反应，得到预聚氨酯；
S2、用三乙胺中和预聚氨酯，在55℃水中乳化，用乙二胺扩链得到聚氨酯乳液；
S3、将聚氨酯乳液加热升温至80-90℃，在2.5h内均匀滴加偶氮二异丁腈溶液，保温3h，降温出料，用200目筛网过滤，滤液即为一级液态聚氨酯；
S4、向一级液态聚氨酯中，加入空心无机粒子、硅烷偶联剂和分散剂，搅拌混合均匀，得到二级液态聚氨酯；
S5、将二级液态聚氨酯浇注到实心轮胎的模具中，进行固化，开模取出实心轮胎；
所述实心轮胎，包括胎体(1),胎体(1)的胎面(2)上规则的分布着中心花纹块(8)、边花纹块(10)和填充花纹块(11)，中心花纹块(8)对称分布在胎面(2)的中心线处，中心花纹块(8)的边缘处间隔分布凸出块(9)；边花纹块(10)位于胎面(2)的两边，边花纹块(10)的弧状部朝向胎面(2)的中心线；在中心花纹块(8)和边花纹块(10)之间分布着填充花纹块(11)；中心花纹块(8)和边花纹块(10)之间、中心花纹块(8)和填充花纹块(11)之间、边花纹块(10)和填充花纹块(11)之间都有花纹沟(12)；
胎体(1)的中间是空心的轮毂腔(7)，轮毂腔(7)的外周是与轮毂相配合的安装区(6)，安装区(6)的外侧由里向外依次是胎侧一区(3)、胎侧二区(4)和胎侧三区(5)，安装区(6)处胎体的宽度小于胎侧一区(3)处胎体的宽度，胎侧二区(4)处胎体的宽度分别小于胎侧一区(3)处胎体的宽度和胎侧三区(5)处胎体的宽度；在胎侧二区(4)上、以胎体(1)的中心线为轴圆周分布侧孔(13)，侧孔(13)是有斜度的锥孔，暴露在胎侧上的开孔圆是侧孔(13)的小圆。
2.根据权利要求1所述的一种减震降噪的实心轮胎，其特征在于，中心花纹块(8)和边花纹块(10)之间的花纹沟(12)宽度大于中心花纹块(8)和填充花纹块(11)之间的花纹沟(12)宽度，中心花纹块(8)和边花纹块(10)之间的花纹沟(12)宽度大于边花纹块(10)和填充花纹块(11)之间的花纹沟(12)宽度。
3.根据权利要求1所述的一种减震降噪的实心轮胎，其特征在于，凸出块(9)远离胎面(2)中心线的一侧呈圆弧状。
4.根据权利要求1所述的一种减震降噪的实心轮胎，其特征在于，侧孔(13)的高度＜胎体(1)宽度的一半。
5.根据权利要求1所述的一种减震降噪的实心轮胎，其特征在于，侧孔(13)在胎体(1)的两侧呈对称分布。
6.根据权利要求1所述的一种减震降噪的实心轮胎，其特征在于，侧孔(13)的底面和侧面都是凹凸面。
7.根据权利要求1所述的一种减震降噪的实心轮胎的制备方法，其特征在于，S4中使用的空心无机粒子是玻璃微珠，粒径为6-15μm，堆积密度为0.1-0.3g/cm3。
8.根据权利要求1所述的一种减震降噪的实心轮胎的制备方法，其特征在于，S4中，硅烷偶联剂的用量是空心无机粒子重量的1％-5％。
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