CN113195252B

CN113195252B - 充气轮胎

Info

Publication number: CN113195252B
Application number: CN201980083230.XA
Authority: CN
Inventors: 石原大雅
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2019-07-16
Publication date: 2023-04-21
Anticipated expiration: 2039-07-16
Also published as: JP7140669B2; EP3900951A1; EP3900951A4; US20220024263A1; CN113195252A; EP3900951B1; JP2020097289A; WO2020129288A1

Abstract

在该充气轮胎中，在密封剂层介于吸声材料和轮胎内表面之间的情况下将吸声材料布置于轮胎内表面，该吸声材料中层叠有两层以上的包括无纺布的吸声层。

Description

充气轮胎

技术领域

本公开涉及充气轮胎。

背景技术

通常使用的充气轮胎已经被构造成在充气轮胎的内表面配置有吸声构件，以通过减少在行驶过程中产生的噪声来改善静音程度。为了允许密封剂流动以密封充气轮胎在刺破时产生的破裂，充气轮胎还构造成具有配置于充气轮胎的内表面的具有适当流动性的密封剂层(例如，专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-20479号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在某些情况下，专利文献1中记载的充气轮胎不能充分实现预期的密封性能。

本公开的目的是提供一种充气轮胎，该充气轮胎改善了密封剂层在刺破时的密封性能，同时改善了行驶期间的静音程度。

用于解决问题的方案

本公开的主要构造如下。

本公开的充气轮胎具有经由密封剂层配置于轮胎内表面的吸声构件，其中，所述吸声构件通过层叠两层以上的均由无纺布制成的吸声层而形成。

在本说明书中，在将充气轮胎从适用轮辋移除的状态下，在吸声层的层叠方向上测量吸声层的厚度。

发明的效果

本公开确保了改善密封剂层在刺破时的密封性能，同时改善行驶期间的静音程度。

附图说明

图1是根据本公开的一实施方式的充气轮胎在轮胎宽度方向上的截面图。

图2示出了适用于根据本公开的充气轮胎的无纺布的纤维的截面图。

图3A是传统的由单层无纺布制成的吸声构件的示意性平面图。

图3B是用于根据本公开的一实施方式的充气轮胎的吸声构件的示意性截面图，吸声构件通过层叠两层以上的均由无纺布制成的吸声层而形成。

图4A是从轮胎内腔侧观察时本公开中所使用的具有切口部的吸声构件的示例的平面图。

图4B是从轮胎内腔侧观察时本公开中所使用的具有切口部的吸声构件的示例的平面图。

图4C是从轮胎内腔侧观察时本公开中所使用的具有切口部的吸声构件的示例的平面图。

图4D是从轮胎内腔侧观察时本公开中所使用的具有切口部的吸声构件的示例的平面图。

图4E是从轮胎内腔侧观察时本公开中所使用的具有切口部的吸声构件的示例的平面图。

图4F是从轮胎内腔侧观察时本公开中所使用的具有切口部的吸声构件的示例的平面图。

图4G是从轮胎内腔侧观察时本公开中所使用的具有切口部的吸声构件的示例的平面图。

图5A是本公开中使用的具有切口部的吸声构件的示例的截面图。

图5B是本公开中使用的具有切口部的吸声构件的示例的截面图。

图5C是本公开中使用的具有切口部的吸声构件的示例的截面图。

图5D是本公开中使用的具有切口部的吸声构件的示例的截面图。

图5E是本公开中使用的具有切口部的吸声构件的示例的截面图。

具体实施方式

将参照附图详细说明作为示例性情况的本公开的实施方式。

如图1所示，本实施方式的充气轮胎(以下简称为轮胎)1包括一对胎圈部2、连接到胎圈部的一对胎侧部以及连接到胎侧部的胎面部5。轮胎1在胎体3的胎冠部的轮胎径向外侧依次包括带束4和胎面橡胶，胎体3在一对胎圈部2中埋设的胎圈芯2a之间环状地延伸。

如图1所示，在本实施方式中，在图示示例中均具有大致三角形截面的胎圈填胶2b分别进一步布置于胎圈芯2a的轮胎径向外侧。在本公开中，胎圈部2以非限制方式允许其胎圈芯2a和胎圈填胶2b具有任意已知的截面形状、尺寸或材料。轮胎也可以构造成既不使用胎圈芯2a也不使用胎圈填胶2b。

在本实施方式中，胎体3形成为由有机纤维制成的单个胎体帘布层。在本公开中，胎体帘布层的数量和构成胎体3的材料没有特别限制。

在本实施方式中，带束4包括两个带束层4a、4b，两个带束层4a、4b之间具有交叉的帘线(在本示例中为钢帘线)。在本公开中，带束是任意构造的，而不受形成帘线的材料、帘线数量、倾斜角度、带束层的数量等的限制。

可以采用任意已知的橡胶材料来形成胎面部5。

如图1所示，本实施方式的轮胎1具有经由密封剂层12配置于轮胎内表面6(在本实施方式中，从内衬7的内侧配置于轮胎内表面)的吸声构件8。

可以使用任意已知的材料来制造构成密封剂层12的密封剂。例如，密封剂显示出在从-20℃至60℃的范围内的温度下具有流动性。优选地，每100质量份的密封剂成分中，密封剂包含30质量份至50质量份的聚丁烯。优选将未硫化的丁基橡胶混入聚丁烯中以生产具有进一步改善的粘接性和密封性能的密封剂。在这种情况下，丁基橡胶和聚丁烯之间的混合比优选在从40:60至60:40的范围内。也可以向聚丁烯添加白色填充剂、氧化锌等以调节粘度和可加工性。

密封剂层12的厚度没有特别限制，但例如可以设定为在3mm至10mm的范围内。密封剂层12的宽度也没有特别限制。然而，考虑到密封剂层12和吸声层8之间的粘接性等，优选将密封剂层12的宽度设定为大于吸声层8的宽度。考虑到将密封剂层12配置到极可能发生刺破的区域，优选将密封剂层12配置于胎面部5的至少一部分(优选整个部分)的内表面以及在需要时配置于胎侧部的至少一部分的内表面。

在本实施方式中，密封剂层12的粘接性允许其粘合至轮胎内表面6。在本示例中，密封剂层12在轮胎周向上连续地配置于轮胎周部。

在本实施方式中，将吸声构件8粘合至密封剂层12(密封剂层在轮胎径向上的内表面)。在本示例中，密封剂层12的粘接力允许其粘合至吸声构件。

在本实施方式中，吸声构件8的至少一部分(在图中为全部)配置于胎面部5的轮胎径向内侧。在本示例中，吸声构件8沿轮胎周向连续地配置于轮胎周部。

如图1所示，通过在图示的示例中的轮胎径向上层叠两层以上(在图示的示例中为10层)的均由无纺布制成的吸声层8a至8j来形成吸声构件8。

在本实施方式中，各吸声层8a至8j的厚度均在从10μm至2mm的范围内(在本示例中，在0.1mm以上且0.4mm以下的范围内)。

用于形成吸声构件8(吸声层8a至8j)的无纺布由有机纤维或无机纤维制成。有机纤维的示例包括人造丝、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯并咪唑、聚苯硫醚、聚乙烯醇、脂族聚酰胺、芳族聚酰胺(芳纶)、芳族聚酰亚胺等。无机纤维的示例包括碳纤维、氟纤维、玻璃纤维、金属纤维等。可以混合两种以上不同的纤维来形成无纺布。

可以任意地确定用于形成无纺布的纤维的长度和直径。尽管没有特别限制，但纤维的直径例如可以在从100nm至200μm的范围内。

优选地，无纺布的基重在从10g/m²至300g/m²的范围内。将基重设定为10g/m²以上使纤维更均匀。同时，将基重设定为300g/m²防止了由于设置吸声构件8而导致的重量过度增大。

图2示出了适合用于根据本公开的充气轮胎的无纺布的纤维的截面。

优选地，在本公开中，用于制造吸声构件(吸声层)的无纺布的纤维包括具有圆形截面的芯(如图2所示的芯9)和具有环形截面(如图2所示的鞘10)的鞘，鞘由熔点低于形成芯的材料的熔点的材料制成并且包围芯的外周。具体地，在优选示例中，芯由聚丙烯制成，而鞘由聚乙烯制成。在这种情况下，由于鞘的熔点低于芯的熔点，因此可以通过热封将芯和鞘粘合在一起。在这种情况下，优选地，芯的体积与鞘的体积基本相同。尽管没有特别限制，但可以将纤维的芯的直径设定在例如从45nm至95μm的范围内，并且可以将纤维整体的直径设定在从100nm至200μm的范围内。

在本公开中，可以通过执行热封、梳理(carding)工艺、抄纸工艺、气流成网(airlaid)工艺、熔喷、纺粘工艺、水流交织工艺、针刺工艺等由网(web)制造无纺布。

在本公开中，优选地，将厚度在从10μm至2mm的范围内的网在被加热的同时反复折返直到获得期望的层数，从而通过热封使各个层熔合。

在本实施方式中，当将内衬7配置于轮胎内表面时，在硫化过程中膨胀的囊袋使粘接密封剂层12压靠具有粘接性的内衬7，使得密封剂层12和内衬7粘合在一起。

在本公开中，优选如上所述地通过热密封层叠吸声层8a至8j。可以使热熔粘接剂介于各层之间。

将说明本实施方式的充气轮胎的效果。

在本实施方式中，(经由密封剂层12)将吸声构件8配置于轮胎内表面6(在本示例中为内衬7的内表面)。因此，伴随着轮胎内腔中的空洞共振而产生的填充气体的振动能量被转换为吸声构件8内部的内部振动能量，使得该能量作为热能被消耗。这使得可以减少空洞共振噪声。

已经发现在经由密封剂层12将吸声构件8配置于轮胎内表面6的结构的情况下密封性能不能达到期望的原因。该原因是，在轮胎刺破时，密封剂部分流入到吸声构件8(的孔)中从而降低破裂处的流动性。还发现密封剂易于在刺破时流入吸声构件8的因钉等破损的部分中。

本实施方式的充气轮胎构造成具有由无纺布制成的吸声构件8(各个吸声层)。当像本实施方式那样使用无纺布来制成吸声构件8时，吸声构件8与密封剂层12之间的接触面积减小到比使用海绵的情况中的接触面积小。这使得可以通过减少密封剂流入吸声构件8(的孔)的量来抑制密封剂对破裂处的流动性的降低。

图3A是传统的由单层无纺布制成的吸声构件的示意性平面图。图3B是用于根据本公开的实施方式的充气轮胎的吸声构件的示意性截面图，通过将两层以上的均由无纺布制成的吸声层层叠而形成该吸声构件。

通常，如图3A示意性地示出的，无纺布的纤维在各个方向上随机定向。同时，在如图1所示的实施方式中，在吸声构件8中，在轮胎径向上层叠有均由无纺布制成的两层以上(在图示示例中为10层)的吸声层8a至8j。吸声层8a至8j的各层厚度均为2mm以下。参照示意性地示出了纤维的结合在层之间的界面上被切断的图3B，与厚度和本实施方式的吸声构件8中的例如吸声层8a至8j的厚度(总厚度)相同的单层吸声构件相比，因为纤维的结合在层之间的界面上被切断，所以减少了纤维之间的在吸声层的层叠方向(在图1的示例中为轮胎径向)上的结合的数量。同时，可以保留层内纤维之间的粘合。参照图3B，在图面中左右方向上延伸的各直线示意性地表示各吸声层。图面中上下方向上的各锯齿状的延长线示意性地表示用于结合各吸声层的纤维。

即使在钉等刺入到充气轮胎中的情况下，也可以确保抵抗从钉等拔出的阻力，以抑制由此造成的损坏。可以抑制密封剂流入吸声构件8的受损部分，从而改善充气轮胎破裂处的流动性。

即使在行驶、特别是高速行驶期间向吸声构件8施加大的离心力的情况下，纤维之间的在吸声层的层叠方向(在图1的示例中为轮胎径向)上的结合数也小，从而抑制吸声构件8的变形状态在吸声层的层叠方向(在图1的示例中为轮胎径向)上由于纤维之间的热结合而变得刚性和固定。即使在大的离心力施加于吸声构件8以使其体积减小地变形的情况下，也可以在较早的阶段恢复吸声构件8的体积以有效地发挥其吸声性能。因此，可以改善行驶期间的静音程度。

本实施方式的充气轮胎确保了改善刺破时的密封剂层的密封性能。本实施方式的充气轮胎还确保了改善行驶期间的静音程度。

优选地，本公开的充气轮胎构造成使吸声构件的至少一部分配置于胎面部的轮胎径向内侧。

前述构造在易于受到大的离心力的情况下，能够有效地恢复吸声构件的体积，从而能够有效地改善行驶期间的静音程度。

优选地，通过层叠10至200层均具有在从10μm至2mm的范围内的厚度的吸声层来形成本公开的充气轮胎的吸声构件。

将各吸声层的厚度设定为2mm以下使得可以通过减少纤维之间的在吸声层的层叠方向上的结合来增强吸声构件的恢复力。层叠10层或更多层确保了吸声构件的体积，以便进一步改善行驶期间的静音程度。从制造的观点来看，优选将各吸声层的厚度设定为10μm以上。层叠200层以下的均具有上述范围内的厚度的吸声层可以防止轮胎重量的过度增加。

通过将厚度设定为上述范围允许在不过度增加轮胎重量的情况下进一步改善行驶期间的静音程度。

由于类似原因，在本公开中，优选通过层叠20至100层均具有在从50μm至500μm的范围内的厚度的吸声层来形成吸声构件。更优选地，通过层叠30至80层均具有在从100μm至400μm的范围内的厚度的吸声层来形成吸声构件。

优选地，本公开的充气轮胎的吸声构件在吸声层之间的结合量小于在吸声层的平面中的结合量。即使将大的离心力施加于上述吸声构件，纤维之间的在吸声层的层叠方向(在图1的示例中为轮胎径向)上的结合数也是小的，从而抑制吸声构件的变形状态在吸声层的层叠方向(在图1的示例中为轮胎径向)上由于纤维之间的热结合而变得刚性和固定。

优选地，例如，吸声构件在吸声层的层叠方向上的(相当于在上述宽度方向上的单位宽度等)每单位长度的纤维的接触面积Sr小于吸声构件在其宽度方向上的每单位宽度的纤维的接触面积Sw。

图4A至图4G是当从轮胎内腔侧观察时用于本公开的具有切口部的吸声构件的各示例的平面图。在那些示例中，吸声构件包括一个或多个切口部。

特别是，在图4A至图4E所示的示例中，吸声构件8具有在该吸声构件8的宽度方向(与周向正交的方向)(在图1的示例中为轮胎宽度方向)上延伸的一个或多个切口部11。

在图4A的示例中，吸声构件8在图示范围内具有三个切口部11。每个切口部11均在吸声构件8的整个宽度方向(在图1的示例中为轮胎宽度方向)上从一端延伸到另一端。

在图4B的示例中，吸声构件8在图示范围内具有三个切口部11。每个切口部11均从吸声构件8在宽度方向(在图1的示例中为轮胎宽度方向)上的一端延伸，并且终止于吸声构件8内(在图示的示例中，在吸声构件8的宽度方向上的中心附近)。

在图4C的示例中，吸声构件8在图示范围内具有三个切口部11。每个切口部11均沿着吸声构件8的宽度方向(在图1的示例中为轮胎宽度方向)延伸，同时其两端终止于吸声构件8内。

在图4D的示例中，吸声构件8在图示范围内具有三个切口部11。在周向(在图1的示例中为轮胎周向)上交替地形成有第一切口部和第二切口部。第一切口部从吸声构件8的宽度方向上的一端朝向该吸声构件8的宽度方向(在图1的示例中为轮胎宽度方向)上的一侧沿该宽度方向延伸，并终止于该吸声构件8内(在图示的示例中，穿过吸声构件8的宽度方向中心)。第二切口部从吸声构件8的宽度方向上的另一端朝向该吸声构件8的宽度方向(在图1的示例中为轮胎宽度方向)上的另一侧沿该宽度方向延伸，并终止于该吸声构件8内(在图示的示例中，穿过吸声构件8的宽度方向中心)。在图示的示例中，第一切口部和第二切口部以使它们在周向上的投影重叠的方式在宽度方向上延伸。可替代地，第一切口部和第二切口部可以形成为在周向上的投影彼此不重叠。

在图4E的示例中，吸声构件8在图示范围内包括四个切口部11。有两个切口部11是第三切口部，另两个切口部11是第四切口部。每个第三切口部均从吸声构件8在宽度方向(在图1的示例中为轮胎宽度方向)上的一端朝向吸声构件8的宽度方向上的一侧相对于该宽度方向倾斜地延伸，并终止于该吸声构件8内(在图示的示例中，不穿过吸声构件8的宽度方向中心)。每个第四切口部均从吸声构件8在宽度方向(在图1的示例中为轮胎宽度方向)上的另一端朝向该吸声构件8的宽度方向的另一侧相对于该宽度方向倾斜地延伸，并终止于该吸声构件8内(在图示的示例中，不穿过吸声构件8的宽度方向中心)。在图示的示例中，第三切口部和第四切口部以在周向(在图1的示例中为轮胎周向)上的投影不重叠的方式在宽度方向上延伸。可选地，第三切口部和第四切口部可以形成为在周向上的投影彼此重叠。

在图4F的示例中，吸声构件8在图示范围内包括两个切口部11。每个切口部11均形成于轮胎周部，同时沿着轮胎周向连续地延伸。在图4F的示例中，切口部11相对于轮胎周向不倾斜地延伸。可替代地，切口部11可以形成为相对于轮胎周向倾斜地延伸。

在图4G的示例中，吸声构件8在图示范围内包括八个小孔作为切口部11。如图4A和图4B所示的直线状切口部11可以用线状排列的多个小孔代替。

图5A至图5E是用于本公开的具有切口部的吸声构件的示例的截面图。

如图5A至图5E所示，一个或多个切口部从吸声构件的内表面朝向轮胎外表面侧延伸。

在图5A的示例中，在图示范围内形成有四个切口部11，每个切口部均从吸声构件的内表面朝向轮胎外表面侧延伸且相对于吸声层的层叠方向(在图1的示例中为轮胎径向)不倾斜，并终止于吸声构件8内(在图示示例中为在吸声构件8的厚度方向上的中心附近)。

在图5B的示例中，在图示范围内形成有四个切口部11，每个切口部11均从吸声构件的内表面朝向轮胎外表面侧弯曲地延伸，并终止于吸声构件8内。在图示的示例中，切口部具有单个弯曲部。然而，切口部可以形成为具有两个以上弯曲部。

在图5C的示例中，在图示范围内形成三个切口部11，每个切口部均从吸声构件的内表面朝向轮胎外表面侧相对于吸声层的层叠方向(在图1的示例中为轮胎径向)倾斜地延伸，并终止于吸声构件8内。

在图4A至图4F所示的示例中的任意一者及其变形例中，切口部11在与其延伸方向正交的方向上的截面形状可以形成为例如对应于图5A至图5C中所示的任意一者或其变形例的形状。

在图5D的示例中，每个小孔形式的切口部11均从吸声构件的内表面朝向轮胎外表面侧延伸，并终止于吸声构件8内。切口部的截面形状为大致半圆形。

在图5E的示例中，每个小孔形式的切口部11均从吸声构件的内表面朝向轮胎外表面侧延伸，并终止于吸声构件8内。切口部的截面形状为宽度从吸声构件的内表面朝向轮胎外表面侧增大的三角形。

在图4G所示的任意一个示例及其变形例中，切口部11在与其延伸方向正交的方向上的截面形状可形成为例如对应于图5D和图5E中的任一者或其变形例的形状。

参照图4A至图4E以及图5A至图5C，在本公开中，吸声构件包括在该吸声构件的宽度方向上延伸的一个或多个切口部。优选地，一个或多个切口部从吸声构件的内表面朝向轮胎外表面侧延伸。这允许切口部吸收吸声构件的变形，以抑制吸声构件的褶皱的产生。

参照图5A至图5E，在本公开中，优选地，一个或多个切口部从吸声构件的内表面朝向轮胎外表面侧延伸，并终止于吸声构件内。这将抑制吸声构件本身的变形，从而有效地抑制吸声构件的褶皱的产生。

在本公开中，优选地，吸声构件在其内表面上具有一个或多个在该吸声构件的宽度方向上延伸的褶部。这也确保了抑制吸声构件的褶皱的产生。褶部的相应位置可以确定为例如对应于图4A至图4E所示的切口部的位置。

尽管没有特别限制，但切口部和褶部可以例如利用刀片(包括没有切削刃的金属板)等形成。

已经说明了本公开的实施方式。应理解，本公开不限于如上所述的实施方式。吸声构件在宽度方向上的宽度和厚度可以适当地改变。在上述示例中，吸声构件被连续地配置于轮胎周部。然而，例如，吸声构件可以断续地配置于轮胎周部上的一个或多个部分。在这种情况下，可以在如下条件下获得上述效果：通过在轮胎周部上的任意部分处层叠两层以上的均由无纺布制成的吸声层来形成吸声构件。吸声构件的多个分开的部分可以分离地配置在宽度方向(在图1的示例中为轮胎宽度方向)上。在这种情况下，可以在如下条件下获得上述效果：通过在宽度方向上的分开的部分的任意部分处层叠两层以上的均由无纺布制成的吸声层来形成吸声构件。或者，即使仅在单个吸声构件的宽度方向上的一个特定部分处层叠两层以上的均由无纺布制成的吸声层，也能够得到上述效果。在这种情况下，可以使用粘接层等将该特定部分和其它部分粘合在一起。

可以适当地改变要形成的切口部或褶部的数量。切口部或褶部的各自的平面形状等不限于图4A至图4G所示的形状，而是可以适当地改变，延伸方向和延伸长度也是如此。切口部的截面形状不限于图5A至图5E所示的那些，而是可以适当地改变，延伸方向和延伸长度也是如此。

可以经由粘接剂层将密封剂层12与吸声体8部分地粘合。

附图标记说明

1 充气轮胎

2 胎圈部

2a 胎圈芯

2b 胎圈填胶

3 胎体

4 带束

5 胎面部

6 轮胎内表面

7 内衬

8 吸声构件(无纺布)

8a至8j 吸声层(无纺布)

9 芯

10 鞘

11 切口部

12 密封剂层

Claims

1.一种充气轮胎，其具有经由密封剂层配置于轮胎内表面的吸声构件，其中，所述吸声构件通过层叠10层至200层均具有在10μm至2mm的范围内的厚度的吸声层而形成，所述吸声层均由无纺布制成；

所述吸声构件包括均在所述吸声构件的宽度方向上延伸的一个或多个切口部，所述宽度方向是与轮胎周向正交的方向；

所述一个或多个切口部从所述吸声构件的在轮胎径向上最内侧的表面朝向轮胎外表面侧延伸；并且

所述吸声构件在所述吸声层的层叠方向上的每单位长度的纤维的接触面积Sr小于所述吸声构件在所述吸声构件的宽度方向上的每单位宽度的纤维的接触面积Sw。

2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，

所述轮胎包括胎面部；并且

所述吸声构件的至少一部分配置于所述胎面部的轮胎径向内侧。

3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，所述一个或多个切口部从所述吸声构件的在轮胎径向上最内侧的表面朝向所述轮胎外表面侧延伸，并且终止于所述吸声构件内。

4.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，所述吸声构件在所述吸声构件的内表面上具有均在所述吸声构件的宽度方向上延伸的一个或多个褶部。

5.根据权利要求3所述的充气轮胎，其特征在于，所述吸声构件在所述吸声构件的内表面上具有均在所述吸声构件的宽度方向上延伸的一个或多个褶部。