CN1775574A - 局部的导电橡胶 - Google Patents

Abstract

一种用于安装在车轮上并支承负载的轮胎，它由以下部分组成：外表面与地面接触并包括一个可在地面和胎圈区域(B)之间导电的装置的一个胎冠区域(S)；用以保证车轮和轮胎之间接触从胎圈区域(B)，其与车轮接触的组成部分(5)为导电性的；和连接该轮周区域(S)和胎圈区域(B)的胎壁区域(F)；其特征为，该胎壁区域(F)的组成部分由导电性非常低的材料制成；该轮胎包括至少一个厚度和宽度很小的、由导电材料制成的、且径向沿着一条通道放置的导电带(8)；该通道从与它接触的胎冠区域(S)的所述内面部分延伸至胎圈区域(B)，该胎圈区域(B)则与用以接触车轮的所述组成部分(5)相接触。

Description

局部的导电橡胶

技术领域

本发明涉及用于安装在运输车辆上的轮胎领域。更具体地说，涉及由橡胶混合物(rubber mixes)制成的轮胎中的电荷流动的问题，而橡胶混合物是很差的导电体。

背景技术

为了改善滚动阻力和减少燃料消耗，现代轮胎包含有作为主要的填充物、含有诸如二氧化硅一类的不导电填充物的混合物；或者甚至包含有带有少量的碳黑的混合物。

这种混合物广泛用于生产轮胎外胎面，这种混合物的优点是可改善在干燥、潮湿或结冰地面上的抓地特性，以及耐磨损和运转噪声方面的性能。作为一个说明例子，在欧洲专利申请EP0507227B1中说明了这种形式的轮胎。

然而，这些混合物的使用伴随着如下难题，这就是当汽车行驶时静电的积累，和由于构成外胎面的该混合物的电阻率非常高，这些电荷不能放出至地面中。在某些特定的条件下，当乘车者触摸车体时，积累在轮胎中的静电会给与他讨厌的电击。由于放电产生的臭氧，这种静电还可加速轮胎的老化。因为静电产生的干扰，根据地面性质和车辆性质的不同，静电还可使车上的无线电误动作。

因此，提出了许多方法，以使电荷可从胎冠体(crown block)流至地面中。

美国专利申请5518055号说明了一种轮胎，其用导电性非常低的混合物制成的外胎面上涂敷一个细致的导电混合物层。这个层与本身导电的胎壁混合物接触，可使电荷流出。

另一种方法公布在EP0658452A1申请中。它说明了添加由导电橡胶混合物制成的混合物带(strip of mix)或衬垫(insert)。该带在轮胎的全圆周上沿径向延伸，并且将外胎面的外表面与帘布衬层、胎体增强件、或与轮胎外胎面接触的任何其他部分之一相连接。该外胎面为良好的导电体，其必要的导电性是由于有适当的碳黑得到的。

如在专利EP0925903B1或EP0963302B1中所述，根据该外胎面是否包括导电性或导电性非常差的材料的一个或多个层，可对这个原理作许多改进。

然而，所有这些方法的目的是使外胎面的外表面与邻近该外表面的胎冠的内部区域的一部分胎壁接触，所述的一部分为例如胎壁、胎冠增强帘布层或胎体增强帘布层，该所接触的部分具有导电性。电荷通过与车轮轮缘(rim)接触的胎圈(bead)区域漏出至地面中，电荷是通过与汽车连接的车轮轮缘，然后通过构成胎体增强帘布层或胎壁保护橡胶沿着该胎壁流向胎冠区域的内部部分，最后从该胎冠区域的所述内部部分，通过胎冠增强件和外胎面流入地面。

然而，最近的目的在于改善滚动阻力的轮胎的开发，导致在形成轮胎的主要成分中，使用基于二氧化硅的混合物或碳含量很低的混合物，并且可以在轮胎使用过程中，进行机械作业。这可适用于用以制造外胎面、胎壁、胎体增强帘布层或胎冠增强帘布层、胎冠增强成型件(crown-reinforcing profiled element)和胎圈增强成型件(bead-reinforcing profiled element)的混合物，以及内部密封橡胶。因此，所有这些材料的特征都是导电性非常低。

只有其功能是保证车轮轮缘和轮胎下部(lower part)之间接触的，用包含碳基填充物的混合物制成的部分仍具有导电性质，所述部分为例如胎圈增强环或胎圈保护橡胶。

发明内容

本发明的目的是要提供在基本上由导电性非常低的混合物制成的轮胎中的电荷的传导的解决方案。

然而，如后面可看出那样，本发明同时涉及了包围形成压力空气空间以支承负荷的外胎和所谓非充气轮胎。后者由一个或多个自身支承件构成，如在专利EP1056604中的实施例所述。

导电性非常低的材料是指电阻率大于或等于10⁸Ω/cm的材料。同样，导电材料是指电阻率小于10⁶Ω/cm的材料。这些材料具有适当的弹性，并且可以具有如橡胶一样的性质，也可以不具有如橡胶一样的性质。

因此，总体而言，本发明可用于轮胎上，该轮胎用于安装在自身导电的车轮上并设计用于支承负荷，所述轮胎由下列部分构成：

—胎冠区域(S)，其外表面用于接触地面，且包括用以保证地面和胎冠区域的内面部分(internal part)之间导电的装置；

—胎圈区域(B)，其保证车轮和轮胎之间接触，其与车轮接触的组成部分(5)具有导电性；和

—胎壁区域(F)，其使该胎冠区域(S)和胎圈区域(B)相连接。

该轮胎具有如下特征，

—该胎壁区域(F)的组成部分由导电性非常低的材料制成；

—该轮胎包括至少一个厚度和宽度小的且由导电材料制成的导电带(8)，该导电带(8)沿着一条从与它接触的胎冠区域(S)的所述内面部分，延伸至胎圈区域(B)的通道布置，该胎边区域(B)则与所述组成部分(5)接触，而所述组成部分(5)和车轮接触。

下面，将对本发明在气压式轮胎中的应用进行说明，其中该胎冠区域(S)包括由至少一个胎冠增强帘布层组成的一个圆周胎冠增强件、以及环绕着该胎冠增强件配置的外胎面；外胎面的外表面与地面接触，所述胎冠区域与两个未端固定在该胎圈区域(B)上的胎体增强帘布层连接；所述胎边区域包括胎圈保护橡胶，可保证与车轮接触且由导电材料制成。另外，该胎体增强帘布层、该胎壁区域可以包括保护该轮胎不受横向冲击的一个成型件(profiled element)。

用于制造胎壁保护和胎体增强帘布层橡胶的混合物的导电性很低。另外，由于胎体增强帘布层构成一个绝缘体，其组成部分(例如密封橡胶)径向位于其下面，因此，在这些条件下，在胎冠区域S和胎圈区域B之间没有导电通道。

用于制造外胎面或胎冠增强件的混合物是导电的还是具有非常低的导电性无关紧要。在后一种情况下，从先前技术已知，轮胎包括可使电荷从外胎面的内侧外表面流至其径向内表面的装置。电荷可以仅通过外胎面，或通过胎冠增强件和外胎面从胎冠区域的内部流至地面。

用于制造胎圈保护橡胶的混合物是导电性的。

厚度和宽度很小的、由优选具有橡胶性质的和导电特性的材料制成的导电带沿着径向通道配置，该通道从导电带所接触的胎冠区域S的所述内面部分延伸至胎圈区域B，在那里其与接触车轮的组成部分接触。

根据用于制造胎冠增强件的混合物是否导电，与该胎冠区域的内部部分接触的导电带的末端被放置在该胎冠增强件的上面或下面，以使电荷可通过由该胎冠增强件外胎面形成的组件、或直接通过外胎面在该带的末端和地面之间流动。根据用于制造外胎面的混合物的特性，外胎面可以带有或不带有径向放置在外胎面的表面和所述内部部分之间的衬垫。

附图说明

通过阅读对实施例的说明并参照附图，可以更清楚地了解本发明的优点和特性。其中：

图1为一个轮胎的径向的半个截面，其中只有用于胎圈保护橡胶和衬垫的混合物是导电的；

图2为与图1的半个截面比较的轮胎径向半个截面，其包括导电带的第一个变型实施例；

图3为与图1的半个截面比较的轮胎的径向半个截面，其包括导电带的第二个变型实施例；

图4为与图1的半个截面比较的轮胎的径向半个截面，包括导电带的第三个变型实施例；

图5为轮胎的径向半个截面，其中胎冠增强件和外胎面使用导电混合物制成；

图6为轮胎的径向半个截面，其中，胎冠增强件使用导电混合物制成，外胎面使用导电性非常低的混合物制成；

图7为轮胎的径向半个截面，其中，外胎面和胎冠增强件使用导电性非常低的混合物制成，而底层(underlying layer)由导电混合物制成；

图8为由自支承件制成的非充气轮胎的径向截面，其中自支承件不导电。

具体实施方式

图1所示的轮胎包括一个胎体帘布层1，通过将其两个末端10围绕胎圈增强环2卷起而得以固定。橡胶6保护胎壁。胎冠增强件3由几个相互径向叠置环形的胎冠增强帘布层31、32、33、34组成。外胎面4包括磨损层41和底层42。由于它们由导电性非常低的材料制成，因此外胎面和该底层在整个圆周上被导电的衬垫43径向地穿过。为了支承(71)该帘布层的所述末端或分离该帘布层的所述末端，胎冠增强成型件7布置在胎冠增强帘布层的轴向末端。成型件9保证充满胎圈区域。胎圈保护橡胶5使胎圈区域和车轮轮缘之间接触。

虚线分别圈出了胎冠区域S、胎圈区域B和胎壁区域。

在这个例子中，只有制造胎圈保护橡胶5和衬垫43所需的混合物为导电性的。因此，电荷不能自由地在胎冠区域S和胎圈区域B之间流动。

为了保证胎冠区域和胎圈区域之间的电荷传导，在胎壁保护橡胶和胎体增强件之间布置导电带8，使该带的一个末端与胎圈保护橡胶5接触，其另一个末端与衬垫43的一部分接触。该衬垫部分与外胎面的径向内表面相交，并且相应于径向上最靠近该轮胎的回转轴线的外胎面部分。

宽度和厚度很小的导电带8由导电混合物制成。该带的宽度范围可以从几毫米直至2或3厘米，这取决于生产和使用所述带的方式。这不排除生产宽度更小或更大的带。同样，非定性地，该厚度范围可从1/10或2/10mm～1或2mm，该范围也是由生产方法和使用决定的。

图2所示的实施例包括第一个导电带81，该导电带81布置在胎壁保护带的底下，并且其一个末端与胎圈保护橡胶5的内表面接触。第二个导电带82布置在外胎面底下，其一个末端与衬垫43接触，衬垫43止于外胎面4、41、42的径向内表面上的。在将所述胎体从基本上为圆柱形作成环形形状后，在将胎冠装配在胎体上的过程中，该导电带81和82的二个自由端被布置成互相接触。

图3所示的实施例是这样制成的——将第一导电带81敷设在胎体增强帘布层上，并折起该导电带82围绕胎冠增强件3，以使该末端与先前放在胎体增强帘布层1上的导电带81的末端接触；该导电带82的一个末端与衬垫43的部分接触，其中衬垫43的该部分与胎面4的径向内表面相交。

如图4所示，当胎壁6的末端放置在外胎面4的侧翼底下时，一个末端与胎体增强橡胶5接触的导电带81，可以围绕着胎壁保护橡胶的径向外端卷起，使导电带81的末端与布置在外胎面下面的导电带82的末端接触；导电带82的另一个末端与衬垫43的部分接触，而衬垫43的该部分和外胎面的径向内表面相交。

所有这些实施例都要求胎冠和成形的胎体应以足够的圆周精度装配，以便使导电带81和82的末端可以接触。

如图5所示，当用于制造外胎面4和轮周增强件3的混合物为导电性时，该导电带的末端足以与胎冠增强件3的径向内面部分接触。电荷从与该胎冠增强件的径向内部部分接触的导电带8的末端，直接流过胎冠增强件3和外胎面4。

图6所示为一个类似的结构。当外胎面4由导电性非常低的混合物构成但所述外胎面4包括由导电混合物制成的一个圆周衬垫43时，这种结构就足够了；其中所述衬垫在整个所述外胎面4的厚度上径向配置，并与胎冠增强件3的径向外部部分接触。这样，电荷流过该胎冠增强件3和衬垫43。

图7所示的最后结构表示一个轮胎外胎；在该轮胎中，外胎面41和胎冠增强件3由导电性非常低的混合物制成，而下面的层42由导电的混合物制成。外胎面包括衬垫43，可使电荷在地面和底层42之间流动。

在这些条件下，为了使电荷流动，只需导电带81的一个末端与底层42接触，而另一个末端与胎圈保护橡胶5的内表面接触就够了。

实现这个最后的方案是特别有利的，因为当使胎冠体相对于成形胎体在圆周上定向时，不需要采取特殊的预防措施。另外，底层42可以由只有十分之几mm厚的简单的连接橡胶构成，并带有所有所希望的导电性质。

导电带8、81、82是放置在轮胎的一个侧面上，还是放置在另一个侧面上，或是放置在二个侧面上都没有关系。

同样，完全可以通过在所希望的通道上喷射由导电混合物制成的橡胶溶液，形成与上述相同的和与放置一个导电带等价的导电通道。这个薄的溶液层具有与厚度很小的导电带相同的导电性质，并可利用喷射或刷子放置在规定位置。

上述实施例的目的是要说明实现本发明的具体方法和可以适用于制造轮胎的各种最普通的方法中。因此，在不偏离本发明的概念的条件下，在这个领域从事工作的人可以毫无困难地找到更多具体实现的适用方法。

在本发明的范围内，还有一种如图6所示的非充气轮胎。该轮胎由导电性非常低的自支承件构成；通过在支承外胎面4的胎冠S的部分和胎圈区域之间配置由导电材料制成的带8，可使该轮胎有导电性；其中装置5用于将该轮胎固定在车轮上，所述装置是导电性的。

Claims (10)

1.一种用于安装在车轮上和支承负载的轮胎，它由以下部分组成：

—胎冠区域(S)，其具有用以接触地面的外表面和胎冠区域的内面部分；

—胎圈区域(B)，用以保证车轮和轮胎之间的接触，其与车轮接触的组成部分(5)为导电性的；和

—胎壁区域(F)，用以连接胎冠区域(S)和胎圈区域(B)；

其特征在于，

—该胎壁区域(F)的组成部分由导电性非常低的材料制成；

—该轮胎包括至少一个厚度和宽度很小的、由导电材料制成的、和径向沿着一条通道放置的导电带(8)；该通道从与它接触的胎冠区域(S)的所述内面部分延伸至胎圈区域(B)，并在胎圈区域(B)与用以接触车轮的所述组成部分(5)相接触。

2.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于，该胎冠区域(S)包括由至少一个胎冠增强帘布层组成的一个环形胎冠增强件(3，31，32，33，34)；和环绕该胎冠增强件配置的外胎面(4，41，42)；外胎面的外表面与地面接触，所述胎冠区域连接在两未端固定在该胎圈区域(B)上的胎体增强帘布层(1)上；所述胎圈区域包括胎圈保护橡胶(5)，用以保证与车轮接触且由导电材料制成，从而形成充气轮胎。

3.如权利要求2所述的充气轮胎，其特征在于，外胎面(4，41，42)是导电性的，其中构成胎冠增强件(3，31，32，33，34)的零件的导电性非常低，并且其中导电带(8)与外胎面的径向内表面接触。

4.如权利要求2所述的充气轮胎，其特征在于，该外胎面(4，41，42)不导电，包括一个由导电混合物制成的、且沿径向在外胎面(4)的整个厚度上延伸的衬垫(43)；其中构成胎冠增强件(3，31，32，33，34)的零件的导电性非常低，且其中该导电带(8)与衬垫(43)的一部分接触，所述衬垫(43)的该部分和外胎面(4，41，42)的径向内表面相交。

5.如权利要求3所述的充气轮胎，其特征在于，该导电带(8)由第一带(81)和第二带(82)组成，每一个导电带的一个末端互相接触，第一个带(81)的另一个末端与胎圈保护橡胶(5)的内表面接触，而第二个带(82)的另一个末端与外胎面(4，41，42)的径向内表面接触。

6.如权利要求4所述的充气轮胎，其特征在于，该导电带由第一带(81)和第二带(82)组成，每一个导电带的一个末端互相接触，第一个带(81)的另一个末端与胎圈保护橡胶(5)的内表面接触，而第二个带(82)的另一个末端与衬垫(43)的一部分相接触，所述衬垫(43)的该部分与外胎面(4，41，42)的径向内表面相交。

7.如权利要求2所述的充气轮胎，其特征在于，外胎面(4，41，42)包括能够从外表面至内表面导电的装置，其中构成该胎冠增强件(3，31，32，33，34)的零件为导电性的，并与所述装置接触；其中该导电带(8)与胎冠增强件的径向内面部分接触。

8.如权利要求2所述的充气轮胎，其特征在于，外胎面(4，41)不导电，并包括可从外表面至内表面导电的装置(43)；其中所述外胎面包括布置在其内表面上并由导电混合物构成的底层(42)，所述底层与所述装置(43)接触；其中构成胎冠增强件(3，31，32，33，34)的零件的导电性非常低；且其中该导电带(8)的一个末端与该底层(42)接触。

9.如上述权利要求中任何一项所述的充气轮胎，其特征在于，该导电带由沿着所希望的通道喷射的橡胶溶液构成。

10.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于，它由被一个或多个挠性的自支承件(9)所支承的一个环形外胎面(4)构成，该自支承件(9)的导电性非常低，并位于所述外胎面的内侧上，所述自支承件利用装置(5)与车轮连接，从而形成一个非充气轮胎。

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