CN1899862B

CN1899862B - 低噪声轮胎

Info

Publication number: CN1899862B
Application number: CN200610103308.4A
Authority: CN
Inventors: 汤川直树
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2005-07-20
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2026-07-18
Also published as: US20070017619A1; DE602006009730D1; EP1745947B1; EP1745947A2; CN1899862A; EP1745947A3; JP2007022445A; JP4299813B2

Abstract

充气轮胎的胎面部分弯曲使得胎面表面具有50-220mm的曲率半径，该充气轮胎具有消声体。具有粘接在胎面部分径向内表面的接合表面的消声体具有以下三种设计之一：(1)所述接合表面弯曲以配合胎面部分径向内表面并具有一定宽度；(2)所述接合表面基本是直的，并且其宽度不大于沿胎面表面测量的胎面宽度的30％；和(3)所述结合表面基本是直的，并且其宽度不大于沿胎面表面测量的胎面宽度的30％，并且消声体的各侧边缘沿其长度提供有凹槽。

Description

低噪声轮胎

发明领域

本发明涉及低噪声充气轮胎，更具体涉及具有圆形胎面轮廓的充气轮胎和粘接至胎面部分的径向内表面的消声体的组合体。

背景技术

通常，越野摩托车轮胎提供有基于胎面花纹块和/或凸块的很大负比率(negativeratio)的胎面花纹，并且在铺装良好的路面上行驶期间不可避免地产生大噪声。此外，越野摩托车的发动机噪声通常很大。因此，在此类型轮胎中对低噪声轮胎的需求不足。

然而，对于公路摩托车轮胎来说，因为发动机噪声、机械噪声和风噪声都类似轿车一样得到减小的所谓“小型摩托车(big scooter)”的摩托车近年来变得流行，因此对低噪声轮胎的需求逐渐增加。

对比越野摩托车轮胎，公路摩托车轮胎具有相对小的负比率，换言之，胎面表面相对平滑。因此，在铺装良好的路面上行驶时轮胎噪声自然变得较小。尽管具有这种低噪声特性，但是轮胎有时在特定行驶速度下产生大噪声，如图10所示。

研究结果发现，大噪声的主要原因是后胎的轮胎内腔中的空气共振。对于用于研究的轮胎而言，当在特定速度(105km/小时)下行驶期间，三级共振频率(645Hz)接近轮胎振动的主频率时，噪声变大，其中主频率随行驶速度而变，这取决于胎面花纹节距。

在轿车轮胎领域，已知在轮胎内腔中放置消声体对于降低轮胎内腔共振有效，例如，如美国专利6726289所公开。

对于摩托车轮胎而言，与轿车轮胎相比，胎面部分以相对小半径弯曲，并且胎面部分内表面因而在轮胎子午线截面上具有小曲率半径。因此，当将上述消声体粘接至胎面内表面时，消声体、尤其是消声体边缘部分非常容易出问题，并且当消声体宽度增加时，产生皱褶的速率增加。因此，耐久性以及商业价值下降。此外，粘接作业效率倾向于变低。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种消声体，该消声体易于整齐地粘接至弯曲胎面部分的内表面，因而适用于摩托车轮胎，以及提供一种具有消声体的充气轮胎，其中消声体的耐久性和轮胎的商业价值可以得到提高。

根据本发明的一个方面，充气轮胎包括胎面部分和消声体，其中胎面部分弯曲使得胎面表面具有50-220mm的曲率半径，消声体具有粘接于胎面部分径向内表面的接合表面，消声体由比重0.005-0.060并且长度基本等于轮胎内圆周长的柔性材料制成，其中

消声体具有以下三种设计之一：(1)所述接合表面弯曲以配合胎面部分径向内表面并且具有一定宽度；(2)所述接合表面基本是直的，并且其宽度不大于沿胎面表面测量的胎面宽度的30％；和(3)所述结合表面基本是直的，并且宽度不大于其沿胎面表面测量的胎面宽度的30％，并且消声体的各侧边缘沿其长度提供有凹槽，以及

消声体具有不大于其宽度的厚度。

因此，消声体可易于整齐地粘接于弯曲胎面部分内表面而不起皱褶，因而可以防止消声体耐久性劣化和轮胎商业价值下降。

附图说明

联系附图详细说明本发明的实施方案，其中：

图1是根据本发明的摩托车和消声体组件的截面图；

图2是消声体处于无应力状态下的截面图；

图3是根据本发明的消声体的另一实施例处于无应力状态下的截面图；

图4是根据本发明的消声体的又一实施例处于无应力状态下的截面图；

图5是根据本发明的消声体的再一实施例处于无应力状态下的截面图；

图6是图1所示组件沿轮胎赤道面的截面图，示出消声体圆周末端排列的实施例；

图7是示出载体型(carrier)双面胶带的放大截面图；

图8是示出转移型(transfer)双面胶带的放大截面图；

图9A、9B、9C、9D和9E是用于以下对比测试的消声体的截面图；和

图10是示出摩托车后胎的总噪声水平与行驶速度的函数关系的图示。

具体实施方式

在附图中，根据本发明的充气轮胎1包含：具有胎面边缘Te的胎面部分2；一对轴向分隔的胎圈部分4；一对延伸在胎面边缘Te和胎圈部分4之间的胎侧部分3；延伸在胎圈部分4之间的胎体6；和置于胎面部分中胎体径向外侧的胎面增强带束层。

在该实施例中，轮胎1是公路摩托车轮胎，其胎面部分2具有花纹沟(未示出)，以便形成具有相对小负比率的胎面表面2，因而，与越野摩托车轮胎的胎面表面相比，胎面表面2相对平滑。

在胎圈部分4中分别提供有胎圈芯5和在胎圈部分径向外侧的胎圈三角胶6。胎圈三角胶6由硬橡胶制成，从胎圈芯5径向向外延伸，同时朝其径向外端倾斜。径向外端到达胎侧部分径向延伸的中点，以增强胎圈部分和下胎侧部分。

胎体6包括至少一个有机纤维帘线层6A、6B(在图1的实施例中，为两层6A和6B)，所述帘线相对于轮胎中纬线C成70-90度角排列，并在胎圈部分4之间延伸穿过胎面部分2和胎侧部分3，并绕每一胎圈部分4中的胎圈芯5从轮胎内侧向外侧折起，从而形成一对折起部分6b和其间的主体部分6a。

胎体6内侧覆盖有由不透气橡胶制成的内衬层9，形成轮胎的内表面S。

如图1所示，示出处于正常充气非负载状态的轮胎的子午线截面，与其它类型轮胎如轿车轮胎相比，胎面部分2弯曲具有相对小的曲率半径TR，因此轮胎的最大横截面宽度位于胎面边缘Te之间。从一个胎面边缘Te至另一个胎面边缘Te，胎面部分2具有基本不变的总厚度，因此，胎面部分的内表面也具有小于上述半径TR的相对小曲率半径。

胎面部分2提供有拱形轮廓，该轮廓可由单一半径曲线或多重半径曲线构成。

在每种情况下，如下限定的胎面半径TR为50-220mm，其中胎面半径TR是经过正常充气未负载状态轮胎的轮胎子午线截面中胎面表面2S上三个点的圆的半径。所述三点是轮胎中纬线C上的点和轮胎中纬线各一侧上的点，其间沿胎面表面的距离为沿胎面表面在胎面边缘Te之间测量的胎面宽度TW的1/4。

在此，正常充气未负载状态的轮胎是指轮胎安装在标准轮辋上并充气至标准压力，但不负载轮胎负荷。此外，正常负载状态是指轮胎安装在标准轮辋上并充气至标准压力，以及负载标准负荷。标准轮辋是由标准化组织正式批准轮胎使用的轮辋，所述标准化组织为JATMA(日本及亚洲)、T&RA(北美洲)、ETRTO(欧洲)、STRO(斯堪的纳维亚)等。标准压力和标准轮胎负荷是由相同组织在气压/最大负荷表等上规定的用于轮胎的最大气压和最大轮胎负荷。例如，标准轮辋是JATMA规定的“标准轮辋”、ETRTO规定的“测量轮辋”、TRA规定的“设计轮辋”等。标准压力是JATMA规定的“最大气压”、ETRTO规定的“充气压力”、在TRA的“各种冷充气压力下轮胎负荷极限”表中给出的最大压力等。标准负荷是JATMA规定的“最大负荷能力”、ETRTO规定的“负荷能力”、TRA的上表中给出的最大值等。在本申请中，除非另有说明，轮胎各部件或部分的“尺寸”均在轮胎的正常充气和未负载状态下测量。

为了提供穿过几乎整个弯曲胎面部分2的宽度TW的环箍效果，在本实施方案中使用螺旋带7作为胎面增强带束层。

螺旋带7通过以相对于轮胎中纬线C至多5度的小角螺旋缠绕一个或多个有机纤维帘线而形成。在本实施例中，所述带帘线缠绕成单层，但是也可以部分或全部缠绕成多层。优选的是，所述螺旋带7延伸超过胎面宽度的70％，优选超过80％。

然而，对于大型载重摩托车而言，优选在所述带7和胎体6之间安置斜交帘布缓冲层，或者作为替代方案，用斜交帘布缓冲层代替所述带7。斜交帘布缓冲层包括各自由有机纤维帘线制成的两层帘布层，所述帘线相对于轮胎中纬线C成10-60度角相互平行排列但是两相邻层帘布中的帘线相互交叉。

根据本发明，消声体11粘接于胎面部分2的内表面TS。

至于消声体11的材料，优选使用由发泡橡胶或合成树脂制备的海绵状多孔材料，例如合成树脂泡沫(如醚基聚氨酯泡沫、酯基聚氨酯泡沫和聚乙烯泡沫)、橡胶泡沫(如氯丁橡胶(CR)泡沫、乙丙橡胶(EPDM)泡沫和丁腈橡胶(NBR)泡沫)等。从吸声、轻量、耐久性和泡沫可控性观点出发，优选使用聚乙烯泡沫和聚氨酯泡沫，尤其是醚基聚氨酯泡沫。可以使用闭孔型泡沫，但是优选开孔型泡沫。

除了此类海绵状材料(即橡胶泡沫或海绵和合成树脂泡沫或海绵)之外，还可以使用纤维(合成纤维、植物纤维和/或动物纤维)制成的无纺织物，例如通过松散缠绕或纤维粘合而制成。

在所有情况下，消声体材料的比重至多为0.060，优选小于0.045，更优选小于0.040，但至少为0.005，优选大于0.010，更优选大于0.016。如果比重小于0.005或大于0.060，则控制内腔共振的效果倾向于下降。

消声体材料由于其特性而具有高度吸水性。因此，如果粘接于轮胎的消声体在轮胎储存或搬运期间被雨水打湿，并且轮胎以消声体吸水的状态安装在轮辋上，则出现车轮重量平衡受损的问题，并且吸附的水渗透进入轮胎橡胶和轮辋中。为了防止这种吸水，因此，可以优选对消声体11进行防水处理。为此，例如可以在由树脂或橡胶制备海绵材料期间，将已知防水剂引入树脂或橡胶中。优选的防水剂是例如单羟基醇与脂族或脂环族二羧酸的酯。

消声体材料成型为具有预定长度的带状，并且将消声体材料沿轮胎内圆周弯曲，以粘接至胎面部分2内表面TS。

为了防止消声体起皱褶，消声体的形状和尺寸具体限定如下。

*第一实施例

图2示出消声体材料的第一实施例，其中所述消声体处于还未粘接的无应力状态，将要粘接的表面20(以下称为接合表面20)凸起弯曲成类似于内表面TS的曲率，以便紧密配合内表面TS。

如果消声体的最大宽度W接近胎趾4E之间的宽度，将难以将消声体材料插入轮胎内腔中并且粘接作业效率变低。因此，宽度W优选设定为不大于胎趾4E之间轴向宽度Wt的80％。

*第二实施例

如果接合表面20具有未弯曲部分或平坦部分，则平坦部分的宽度必须不大于沿胎面表面2s的胎面宽度的30％。如果大于30％，则容易出现诸如皱褶等上述问题。

如图3所示，如果接合表面20整体平坦，则消声体材料的宽度W必须不大于胎面宽度TW的30％。在这种情况下，由于宽度W相对较窄，为了得到充分的消声效果，其厚度H不小于5.0mm，优选至少为宽度W的0.6倍。

*第三实施例

如果使用的消声体材料的接合表面20不弯曲或平坦，并且宽度W大于TW的30％，则如图4所示，各轴向边缘11e必须沿其长度提供规则间隔的V形凹槽24。

尽管具有凹槽，如果宽度W超过TW的90％，由于粘接作业变得困难，导致同样难以完全防止皱褶和边缘不齐。因此，宽度W优选不大于胎面宽度TW的90％，更优选小于75％。

凹槽24从消声体材料侧边11e向其中心线N延伸，同时减少凹槽的相对边缘24e之间的间隙(k)并在中心线N之前、距离侧边11e的轴向距离Ye处终止。因而，消声体11具有在凹槽24的轴向内端之间的连续的中心部分Yc和被凹槽24分隔的旁侧部分Ye。

如果中心部分Yc的宽度Wc大于胎面宽度TW的30％，则倾向于在中心部分Yc中出现皱褶。如果宽度Wc小于消声体11的宽度W的20％，则消声体会缺少强度，因此在粘接作业期间容易出现断裂以及处理性能受损。因此，优选中心部分Yc的宽度Wc不大于胎面宽度TW的30％，但不小于消声体材料宽度W的20％。

当粘接消声体时，每一凹槽24的相对边缘24e相互靠近，由此吸收在不同轮胎轴向位置之间产生的圆周长度差，并可以防止产生皱褶。

在图4所示的实施例中，当垂直于接合表面20观察时，边缘24e是直的。然而，边缘24e可以是外凸弯曲的线，从而增加在加速方式下朝向侧边11e的间隙(k)。这在宽度W相对大的情况下特别优选。

间隙(k)根据胎面内表面TS的曲率、消声体11的宽度W和长度L以及凹槽24的数量来确定，使得在粘接时，间隙(k)几乎为零并且相对边缘24e相互不重叠。形成在每一边缘11e处的凹槽24的数目优选设定为10-30(即绕轮胎轴36-12度定位)。

至于凹槽24的位置，在图4所示的实施例中，一边缘11e处的凹槽24与另一边缘11e处的凹槽24对齐。但是，凹槽24可以交错排列以增加消声体材料的强度。在后一种情况下，一边缘11e处的凹槽24与另一边缘11e处凹槽24的偏移量优选为凹槽节距的30-70％，优选凹槽纵向节距的50％。

在宽消声体的情况下，如果其厚度H过大，则消声体容易在其回弹力作用下脱落。由此，优选消声体11的厚度H不大于45mm并且不大于宽度W的50％。

*第四实施例

图5示出作为图4实施例的改进的另一消声体实施例。在该实施例中，中心部分Yc的厚度增加以形成T形截面形状。中心部分Yc的厚度基本不变。旁侧部分Ye的厚度也基本不变。

在各种情况下或实施例中，即使体积V2增加超过轮胎内腔体积V1的20％，内腔共振抑制效果也没有进一步提高，尽管重量和成本均增加。由此，消声体11的总体积V2优选不大于轮胎内腔体积V1的20％，但是大于0.4％，优选大于2％，更优选大于4％，还更优选大于8％。

顺便提一句，内腔体积V1可通过以下近似表达式(1)得到：

V＝A×{(Di-Dr)/2+Dr}×pi

其中

“A”是内腔的截面积(例如可通过计算机断层扫描得到)，

“Di”是内腔的最大直径，

“Dr”是轮辋直径，

“pi”是圆周直径比(π)。

这些参数在轮胎的正常充气未负载状态下测量。

此外，粘接时消声体材料的截面形状，即消声体11必须关于轮胎中纬线C对称。

由此，消声体材料的截面形状关于其中心线对称。

如果截面形状在轮胎径向方向上长于轮胎轴向方向，则消声体不稳定。因此，优选消声体的最大径向厚度H不大于在所粘接的接合表面20处测量的宽度W。此外，从稳定性观点出发，优选一定的截面形状使得最大轴向宽度只出现在接合表面20的边缘之间。更具体而言，除了矩形之外，最大轴向宽度出现在接合表面20的边缘之间的可用形状还有例如梯形、半椭圆形、三角形等。

这种截面形状从圆周末端E之一至消声体11的其它另一末端连续。

在粘接之后，消声体的圆周末端E可使用胶粘剂等通过拼接、对接等方式接合。此外，还可以使末端E不接合，在其间留下最小间隙以防止行驶期间轮胎变形时末端E相互摩擦。

当消声体材料相对较厚并且末端未接合时，为了防止末端E受其回弹力作用而脱落，所述末端部分可减少厚度，如图6所示。

从成本和可使用性观点出发，优选利用胶粘剂或双面胶带来将消声体11固定至胎面内表面TS上。

至于胶粘剂，优选使用合成橡胶基胶粘剂(如合成橡胶溶于有机溶剂的溶液型；和合成橡胶分散在水性介质一般为水中的胶乳型)。

至于有机溶剂：从溶解性、可使用性、成本和对作业环境的影响的观点出发，优选使用脂环族溶剂如环己烷；酮，如丙酮；脂族溶剂，如己烷；及其混合物。

具体而言，优选氯丁橡胶基溶液型胶粘剂，因为其具有优越的胶粘强度以及具有柔性，从而具有良好的耐弯曲和耐冲击性。氯丁橡胶在胶粘剂中的含量为25-35重量％。如果含量低于25重量％，则粘接强度下降。如果含量大于35重量％，则由于高粘度而难以涂布。当然，其它已知的胶粘剂也可以用于本发明中。

消声体11对胎面内表面TS的粘接优选通过将胶粘剂施用至消声体的整个表面20来进行，但是也可采用局部粘接的方式。

另一方面，至于双面胶带30，可以使用(1)如图7A所示，由载体材料如塑料膜和无纺织物与胶带每一侧上的胶粘剂32组成的载体型胶带30和(2)如图7B所示，仅由胶粘剂32组成的转移型胶带30B。在附图中，附图标记33是离型衬里。

转移型胶带30B在应用后可拉伸，但是载体型胶带30A可拉伸程度较低。因此，优选转移型胶带30B，以防止由于胶带而产生皱褶。从此观点而言，同样优选胶粘剂。

在图4和图5中，优选将载体型胶带30A从末端至末端E贴覆在中心部分Yc上，并且将转移型胶带30B贴覆在旁侧区域Ye上，如图5所示。在旁侧区域Ye的各分隔部分中，将各离型衬里33折叠在内边缘处，以形成延伸超过侧边11e的条带而方便脱离。

首先，逐渐移除中心部分Yc的离型衬里33，使中心部分Yc逐渐从一端E粘接至另一端E。随后，一个接一个地移除各分隔部分的离型衬里33，使各分隔部分粘接。因此，该消声体可以方便且合适地贴覆至胎面内表面而不起皱褶。

为了提高粘接强度，可以在粘接消声体材料之前对胎面内表面TS和/或接合表面20涂覆底涂层。例如，适合用于轮胎的底涂层是将作为主要组分的合成橡胶溶于溶剂如甲苯、甲乙酮(MEK)或二甲基甲酰胺(DMF)中。适合用于消声体的底涂层是将作为主要组分的合成橡胶溶于溶剂如甲苯、甲乙酮(MEK)或乙酸乙酯中。

为了进一步提高粘接强度，胎面内表面可以是平滑表面。

在模具中硫化充气轮胎的同时，利用置于轮胎内的充气的气囊对轮胎内部加压。通常，气囊表面具有通气槽。因此，对应于通气槽的肋状凸出物形成在硫化轮胎的内表面上。如果该肋状凸出物降低粘接强度，例如希望通过研磨等方法移除存在的凸出物而使内表面平滑，或作为替代方案，利用外表面具有对应于消声体粘接位置处的平滑区域的气囊而使内表面平滑。

当脱模剂降低粘接强度时，优选在轮胎和气囊之间不使用脱模剂。但是如果可以避免使用脱模剂，则希望通过物理方法例如抛光和/或化学方法例如有机溶剂来移除它。

对比测试

由比重0.039的醚型聚氨酯海绵(Inoack公司制造的ESH2)制备表1所示尺寸和图9A-9E所示截面形状的消声体。利用胶粘剂(NO-TAPE Industrial Co.，Ltd.制造的No.9383)和载体型双面胶带(Nitto Denko Corporation制造的5000NS)将它们粘接在三种类型的摩托车后胎A、B和C上。

检查在将消声体粘接至胎面内表面期间皱褶的产生，并且评估轮胎的噪声性能和消声体的耐久性。

1)皱褶测试

粘接消声体并视觉观察是否起皱褶和皱褶程度如何，评价分为如下三档：

A：没有皱褶；

B：观察到轻微皱褶，并且商业价值不损失；

C：观察到明显皱褶，损失商业价值。

2)噪声测试

使用轮胎测试鼓，安装在尺寸为17×MT4.50的轮辋上的轮胎(A型)以105km/小时的速度行驶，其条件如下：轮胎压力290kPa、轮胎负荷1.86kN和外倾角15度，并且根据JASO C606测量总噪声水平(dB)。表1示出结果，其表示为与没有消声体的对比轮胎的噪声水平之差。

3)耐久性测试

使用轮胎测试鼓，轮胎在以下条件下行驶240小时：轮胎压力290kPa、轮胎负荷1.86kN、速度100km/小时和外倾角0度，并且视觉检查消声体的损伤，如磨损和断裂。结果示于表1。

Claims

1.一种充气轮胎(1)与消声体(11)的组合体，

所述充气轮胎(1)包括胎面部分(2)，所述胎面部分(2)弯曲使得胎面表面(2s)具有50-220mm的曲率半径，和

所述消声体(11)具有待粘接至所述胎面部分(2)的径向内表面(TS)的接合表面(20)，并且所述消声体(11)由比重为0.005-0.060和长度基本等于轮胎内圆周长的柔性材料制成，其中

所述接合表面(20)基本是直的，并且具有大于沿所述胎面表面(2s)测量的胎面表面(2s)宽度的30％的宽度(W)，并且

所述消声体(11)包括：

具有基本不变厚度的厚中心部分；和

位于所述厚中心部分两侧并具有小于所述厚中心部分的厚度的基本不变厚度的旁侧部分，其中

所述消声体(11)的每个旁侧部分沿所述消声体的长度提供有规则间隔的凹槽(24)，

所述消声体(11)的厚中心部分具有不大于所述接合表面(2)的宽度(W)的厚度。

2.根据权利要求1的组合体，其中

所述消声体的体积不大于轮胎内腔体积的20％。

3.根据权利要求1的组合体，其中

所述厚中心部分的宽度不大于所述胎面表面的宽度的30％并且不小于所述接合表面的宽度(W)的20％。

4.一种用于充气轮胎的消声体，包括：

主体，其由比重为0.005-0.060的柔性材料制成，所述主体具有不小于轮胎内圆周长的长度和待粘接至胎面部分的径向内表面的接合表面，和

胶粘剂，其施用于所述主体的接合表面上，其中

所述消声体形成连续的中心部分(Yc)和沿所述消声体的纵向方向分隔在所述消声体两侧上的旁侧部分(Ye)，其中每个旁侧部分沿所述消声体的长度提供有规则间隔的凹槽。

5.根据权利要求4的消声体，其中

施用在所述接合表面上的胶粘剂是覆盖有离型衬里的双面胶带。

6.根据权利要求4的消声体，其中

施用在所述连续的中心部分(Yc)上的胶粘剂是载体型双面胶带，和

施用在所述旁侧部分(Ye)上的胶粘剂是转移型双面胶带。