CN1990284B

CN1990284B - 充气轮胎

Info

Publication number: CN1990284B
Application number: CN2006101682198A
Authority: CN
Inventors: 信近英男; 内田守; 三木洋二郎; 山森秀一
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2026-12-26
Also published as: EP1803589A1; CN1990284A; US7770618B2; DE602006007430D1; EP1803589B1; US20070163690A1; JP4464917B2; JP2007176437A

Abstract

一种充气轮胎，其具有通过胎侧部分从轮辋接触表面位置连续延伸到接地表面位置的导电通道，其中胎侧橡胶是高性能橡胶复合物且几乎绝缘，其体积电阻率不低于1×10⁸欧姆厘米。所述导电通道包括由体积电阻率不大于1×10⁷欧姆厘米的导电橡胶制造的螺旋状通道。所述螺旋状通道位于胎侧橡胶轴向内侧并围绕轮胎旋转轴螺旋延伸。优选胎面胶、压紧橡胶和胎体挂胶也是几乎绝缘的高性能橡胶复合物。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及具有释放静电的导电通道的充气轮胎。

背景技术

为了改进轮胎的滚动阻力和湿抓地性能，已经提出使用富含二氧化硅的橡胶复合物，例如在日本专利申请出版物JP-A-09-071112。然而，对于富含二氧化硅的橡胶复合物而言，硫化橡胶的电阻非常高且几乎绝缘。所以，在这个前提下，为了将静电通过胎面部分释放到地面，如图8所示，胎面胶(a)具有双层结构，包括富含二氧化硅的复合物的外层(b)和富含碳的复合物的内导电层(c)。内导电层(c)具有穿过外层(b)到胎面表面(as)的接地部(c1)。

另一方面，近年来，对减少汽车油耗存在迫切需求。因此，对于轮胎制造业来说，非常重要的是改善轮胎性能、尤其是轮胎的滚动阻力。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种充气轮胎，其中即使将几乎绝缘的高性能橡胶例如富含二氧化硅的复合物用作胎侧橡胶、全部胎面胶和优选更多，依然减少轮胎的电阻，使得车身的静电可以通过轮胎的胎圈、胎侧和胎面从轮辋释放到地面。

根据本发明，一种充气轮胎包含：具有接地表面的胎面部分；一对各自具有轮辋接触表面的胎圈部分；一对在胎面部分和胎圈部分之间延伸的胎侧部分；和通过一个胎侧部分从轮辋接触表面位置连续延伸到接地表面位置的导电通道，其中

将体积电阻率不低于1×10⁸欧姆厘米的胎侧橡胶放置在上述一个胎侧部分中，以限定胎侧部分的外表面，

所述导电通道包括由体积电阻率不超过1×10⁷欧姆厘米的导电橡胶制成的螺旋状通道，所述螺旋状通道放置在胎侧橡胶轴向内侧并围绕轮胎旋转轴螺旋延伸。

在本说明书中，体积电阻率指在以下条件中用欧姆表ADVANTESTER8340A测量的值：外加电压500V，温度25℃，湿度50％，使用15cm×15cm×2mm的试样。

接地表面指在轮胎的正常充气负载条件下的接地表面。

轮辋接触表面指在轮胎的正常充气空载条件下的轮辋接触表面。

在此，正常充气负载条件是轮胎安装在标准轮辋上并充气到标准压力以及负载标准轮胎负载。正常充气空载条件是轮胎安装在标准轮辋上并充气到标准压力但没有负载轮胎负载。标准轮辋是被标准机构正式批准的轮胎轮辋，所述标准机构即JATMA(日本和亚洲)，T&RA(北美)，ETRTO(欧洲)，STRO(斯堪的那维亚半岛)等。标准压力和标准轮胎负载是相同机构在空气-压力/最大-负载表或类似列表中规定的轮胎最大空气压力和最大轮胎负载。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中的“最大空气压力”，ETRTO中的“充气压力”，在TRA中“各种冷充气压力下的轮胎负载极限“表中的给出的最大压力，等等。标准负载是JATMA中的“最大负载量”，ETRTO中的“负载量”，TRA中上表给出的最大值，等等。然而，在轿车轮胎情况下，标准压力一律限定为180kPa。

附图说明

现在结合附图详细说明本发明的实施方案，其中：

图1是根据本发明的充气轮胎的截面图；

图2是根据本发明的充气轮胎的另一个实施例的胎圈部的截面图；

图3示出从轮胎一侧观察的导电通道的实施例；

图4和5示意性显示导电通道的其它实施例；

图6是说明制造导电通道的方法的截面图；

图7是说明测量轮胎电阻的方法的图；

图8是说明现有技术轮胎的胎面胶的截面图。

具体实施方式

在附图中，根据本发明的充气轮胎1包含胎面部分2，一对胎侧部分3和一对轴向隔开的胎圈部分4。在图1中，显示充气轮胎安装在轮辋R上并且充气到正常压力。通常，为了增强轮胎，使胎体6延伸通过胎面部分2和胎侧部分3安置在胎圈部分4之间。胎圈芯5位于各个胎圈部分4中。带束层10位于胎面部分2中。

此外，安置各种橡胶组分，其包含：

安置在胎体6径向外侧的胎面橡胶2G，限定胎面部分中的部分轮胎外表面；

安置在胎体6轴向外侧的胎侧橡胶3G，限定各个胎侧部分中的部分轮胎外表面；和

安置在各个胎圈部分中的压紧橡胶4G，限定胎圈部分4的轴向外表面和底面。

所述胎体6由至少一个层6A组成，所述层的橡胶帘线以相对于轮胎赤道70-90度的角度径向排列，在胎圈部分4之间延伸通过胎面部分2和胎侧部分3，并且绕着各个胎圈部分4中的胎圈芯5从轮胎轴向内侧向轮胎轴向外侧卷起，形成一对卷起部分6b和位于其间的主要部分6a。在这一个实施方案中，胎体6由单层6A组成，所述层的帘线相对于轮胎赤道以90度角径向排列。

在主要部分6a和卷起部分6b之间，放置胎圈三角胶8。胎圈三角胶8由硬橡胶制成，从胎圈芯5径向外侧径向向外延伸，同时尖端朝向它的径向外端。

带束层10位于胎面橡胶2G和胎体6的冠部之间。带束层10包含缓冲层7和/或带9。在这个实施例中，胎面增强带束层10由安置在胎体6上的缓冲层7和安置在缓冲层7上的带9组成。

缓冲层7包含至少两个交叉层7A和7B，所述层的橡胶帘线相对于轮胎的圆周方向以15-40度角排列。在这个实施例中，缓冲层7由两个交叉层7A和7B组成。

带9由至少一个层9A组成，所述层的至少一个橡胶帘线相对于轮胎圆周方向以不超过5度角螺旋缠绕。在这个实施例中，上述至少一个层9A是延伸在缓冲层全部宽度上的全宽度层。换句话说，所述带9由全宽度层组成。但是，也可以使用由覆盖缓冲层7轴向边缘的轴向分隔片构成的边缘层组成的带，或者由全宽度层和边缘层的组合组成的带。

胎面橡胶2G位于带束层的径向外侧。在轮胎轴向上，胎面橡胶2G延伸超过带束层的轴向边缘，与缓冲橡胶5G邻接，并且其轴向边缘到达胎侧上部。在此，缓冲橡胶5G朝向其轴向内侧端和外侧端逐渐变细，并且轴向内侧端夹在胎体和带束层之间。

上述压紧橡胶4G是耐磨高模量橡胶，其沿着轮胎外表面从胎趾(beat toe)经胎踵延伸到轮辋凸缘的径向外部末端的径向外侧位置。因此，压紧橡胶4G具有底部4G1和轴向外部4G2，所述底部4G1沿着胎圈部分4的底部表面延伸，以便在轮胎安装在轮辋R上时使其与轮辋R的胎圈座接触，所述轴向外部4G2沿着胎圈部分的轴向外表面延伸，以便在安装时与轮辋R的凸缘接触。

胎侧橡胶3G是柔性的相对低模量橡胶。其径向外端与胎面橡胶2G的轴向外端叠接。径向内端还与上面提到的压紧橡胶4G的径向外端叠接。在如图1所示的实施例中，在叠接接合点，胎侧橡胶3G覆盖胎面橡胶2G和压紧橡胶4G。

胎面橡胶2G与胎侧橡胶3G之间的边界Q2从轮胎外表面上的点PU向胎体6径向内侧延伸。

胎侧橡胶3G与压紧橡胶4G之间的边界Q1从胎侧部分外表面上的点PL向胎体6径向外侧延伸。

至少胎面橡胶2G和胎侧橡胶3G是几乎绝缘的橡胶复合物20。几乎绝缘的橡胶复合物20是指硫化时体积电阻率不低于1×10⁸欧姆厘米。

在图1所示的实施方案中，压紧橡胶4G和胎体帘线的挂胶也是几乎绝缘的橡胶复合物20。

在图2所示的实施方案中，压紧橡胶4G是导电橡胶复合物22，但是胎体帘线的挂胶是几乎绝缘的橡胶复合物20。导电橡胶复合物22是指硫化时体积电阻率不超过1×10⁷欧姆厘米。

在所有情况下，提供从接触轮辋R的表面到接地表面连续延伸的导电通道21。

根据本发明，导电通道21包含通过胎侧部分围绕轮胎旋转轴延伸的螺旋状通道21B。

在这个实施例中，用作几乎绝缘的橡胶复合物20的是高二氧化硅橡胶复合物，其中碳含量降至0-15重量份，相对于100重量份的底胶。

导电橡胶复合物22是高碳橡胶复合物，其中碳含量大于15重量份，相对于100重量份的底胶。

关于底胶，例如，可以单独或组合使用天然橡胶(NR)、丁二烯橡胶(BR)、乳液聚合丁苯橡胶(E-SBR)、溶聚丁苯橡胶(S-SBR)、聚异戊二烯橡胶(IR)、丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)等。

根据所需特性和性能来确定二氧化硅含量，但通常使用约20-100重量份的二氧化硅，相对于100重量份的底胶。

由于橡胶增强作用和橡胶可加工性，混入复合物20中的硅优选：由氮吸附确定的BET表面积为100-200sq.m/g；邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸油量不少于150ml/100g；并且还表现出胶状特性。

对于硅烷偶联剂，优选使用双(三乙氧基硅丙基)四硫化物、α-巯基丙基三甲氧基硅烷等。

在橡胶复合物20和22中，可以根据需要加入添加剂，例如硫化剂、硫化促进剂、助剂、软化剂等。

通过将这种高二氧化硅橡胶复合物用作胎面橡胶2G，可以改善轮胎的滚动阻力和湿抓地性。通过将这种高二氧化硅橡胶复合物用作胎侧橡胶3G和胎体挂胶，可以进一步改善滚动阻力。

然而，除了高二氧化硅橡胶复合物以外，根据需要的轮胎性能，可以使用各种橡胶复合物作为绝缘橡胶复合物20和导电橡胶复合物22。例如，可以将其中加入离子导电体，例如锂盐等以使体积电阻率降低至1×10⁷欧姆厘米以下的高硅橡胶化合物用作导电橡胶复合物22。

在图1所示的实施方案中，其中压紧橡胶4G是几乎绝缘的，螺旋状通道21B延伸到胎圈底面S。

在图2所示的实施方案中，其中压紧橡胶4G是导电的，尽管可以延伸到胎圈底面S，但螺旋状通道21B在压紧橡胶4G的径向外部和胎体6之间终止，否则这个实施方案就与上述实施方案相同。

如图1和图3中所示，螺旋状通道21B通过螺旋缠绕至少一个橡胶带23形成。所述橡胶带23由导电橡胶复合物22制成，且硫化时体积电阻率不超过1×10⁷欧姆厘米。优选地，所述橡胶带23的宽度为5-30mm，厚度为0.5-2.0mm，并且期望在轮胎硫化后基本保持横截面积。

在胎面部分2中，当缠绕带23的数目为1时优选所述带至少旋转一圈，因为所述带23可以一直接地。在图1中，所述带23围绕胎面边缘Te紧密旋转4圈，并且至少其中一圈位于接地表面内，以形成接地部分。

优选一直接地，但是也可以提供不连续地围绕轮胎的放电点Dp，因为轮胎旋转期间产生的静电可以在放电点Dp与地面之间的每次接触时释放。

图4示出一个实施例，其中在轮胎的各个面上形成单个放电点Dp，在轮胎的一面上的放电点Dp围绕轮胎旋转轴移动180度到另一面，由此轮胎旋转期间可以每180度释放静电。

图5示出另一个实施例，其中两个带23从不同的(等角的)起始点(Cp)到不同的(等角的)终止点(Dp)螺旋缠绕。在这个实施例中，起始点(Cp)彼此移动180度，终止点(Dp)也彼此移动180度，因为两个带23被用在轮胎的各个面上。同样在这种情况下，类似于图4的实施例，一面上的放电点Dp围绕轮胎旋转轴移动90度到另一面，由此轮胎旋转期间可以每90度释放静电。

另一方面，在胎圈部分4中存在两种模式：

所述带23延伸到表面，所述表面在轮胎被安装在轮辋R上时可以一直与轮辋R接触(图1实施方案)；和

所述带23与导电橡胶部件连接，所述导电橡胶部件在轮胎被安装在轮辋R上时可以一直与轮辋R接触(图2实施方案)。

如图1所示的实施方案中，当压紧橡胶4G和胎体帘线挂胶是几乎绝缘的橡胶复合物20时，螺旋带23延伸到可以分别与轮辋的胎圈座和凸缘接触的底面S或胎圈部分的轴向外表面。胎圈底面S优选是轴向外表面，因为接触压力更高。

同样在这种情况下，当缠绕带的数目是1时，为了确保与轮辋R的良好接触，优选所述带23如图3所示至少旋转一圈。然而，也可以如图4和5中所示消除这种旋转部分。

如图2所示的实施方案中，当压紧橡胶4G是导电橡胶复合物22但是胎体帘线挂胶是几乎绝缘的橡胶复合物20时，优选螺旋状带23终止在压紧橡胶4G的轴向内表面并与压紧橡胶4G的轴向内表面连接。

在这种情况下，所述带不需要至少旋转一圈。只要如图4和5所示终止直到所述带与导电连接橡胶4G电连接就足够了。

图6示出制造导电通道21的方法。

首先，将生胎侧橡胶3G和生压紧橡胶4G缠绕在轮胎成型鼓D上。

在这个实施例中，生胎侧橡胶3G和生压紧橡胶4G通过将生橡胶带30、31围绕轮胎成型鼓D重叠缠绕而各自形成。这些生橡胶带30、31由上述绝缘橡胶复合物组成。为了插入导电通道，在这个实施例中的具有间隙32的底部4G1的位置处提供生压紧橡胶4G，所述间隙在缠绕的带30之间。

其次，上述生橡胶带23如图6所示连续从间隙32到胎侧橡胶3G以外的位置螺旋缠绕。因此，导电通道21通过生导电橡胶复合物22形成在部分生压紧橡胶4G和整个生胎侧橡胶3G上以及鼓的表面(部分21A)上。

附带地，还可以使用传统的更宽和更厚的挤出橡胶条作为生压紧橡胶4Gn和/或生胎侧橡胶3G，代替窄宽度橡胶带30、31。

在图2所示的实施方案的情况下，没有形成间隙32，所述带23从生压紧橡胶4G上的位置Sp开始。

将生胎侧橡胶3G、生压紧橡胶4G和生橡胶带23的组合件(导电通道21)贴覆到围绕其预先设置有带束层10和胎面橡胶2G的环形(troidal)胎体。因此，如图1所示，经过胎侧橡胶3G和胎体6之间，所述橡胶带23向外径向延伸。在胎面橡胶和胎侧橡胶之间的边界Q2的径向内端，橡胶带23断开胎体6并且沿着边界Q2延伸。在边界Q2的径向外端，橡胶带暴露于轮胎外侧，然后朝着轮胎轴向内侧旋转从而沿着轮胎外表面延伸到接地表面TS。因此，形成暴露部分21A，其包括：位于接地表面TS内的部分；和位于接地面TS外并从边界Q2的径向外侧端开始的部分。另一方面，在图1中，橡胶带23沿着胎体6向径向内侧延伸，在胎圈底部穿过压紧橡胶4G，使得径向内侧端暴露于轮胎的外侧，由此形成轮辋接触部分。

在这个实施方案中，如图3所示，在螺旋形卷绕物之间，至少在胎侧部分形成间隔(g)，所述间隔与带23的宽度几乎相同或更宽。但是，也可以使间隔为0或重叠带的卷绕物。

此外，作为改变，可以在轮胎的一面上形成导电通道21。

对比试验

制造尺寸225/55R16(轮辋尺寸16×7JJ)具有图1显示的基本结构的充气轮胎，根据JATMA规定的步骤测量各个轮胎的电阻。具体如图7所示，在下列条件下使用欧姆表测量安装轮胎T的铝合金轮辋R和其上放置轮胎的导电金属板52之间的电阻：外加电压1000V；大气温度25℃；湿度50％；轮胎气压200kpa；垂直轮胎负载5.3kN(最大负载的80％)。

结果示于表1。

所述导电通道由导电橡胶覆合物构成，所述导电橡胶覆合物包含100重量份天然橡胶作为底胶，30重量份碳，体积电阻率为2.2×10⁶欧姆厘米。

在轮胎对比实施例和实施例1-3中，胎面橡胶、胎侧橡胶、压紧橡胶和胎体挂胶由绝缘橡胶复合物构成，各自包含100重量份天然橡胶作为底胶和30重量份的二氧化硅，体积电阻率大于1×10⁸欧姆厘米。

在轮胎实施例4-7中，胎面橡胶、胎侧橡胶和胎体挂胶与轮胎对比实施例和实施例1-3中的相同，但是压紧橡胶由导电橡胶复合物构成，具有3.2×10⁶欧姆厘米的体积电阻率。除了这些规格和表1中的那些之外，试验轮胎具有相同的规格。

表1

轮胎	对比实施例1	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7
									螺旋状通道宽度W(mm)厚度t(mm)间隔g(mm)	无------	201.00	201.020	202.020	201.020	202.020	201.030	201.00
压紧橡胶^1胎圈部分^2	insu图1	insu图1	insu图1	insu图2	con图2	con图2	con图2	con
									轮胎电阻(×10⁸欧姆)	3.8	0.02	0.03	0.02	0.02	0.02	0.02	0.01

^*1)insu：绝缘的，con：导电的

^*2)图1：带23穿过压紧橡胶到达胎圈底面。

图2：带23终止在压紧橡胶的径向外侧端部分。

Claims

1.一种充气轮胎，包含

具有接地表面的胎面部分，

一对胎圈部分，各自具有轮辋接触表面，

一对胎侧部分，延伸在胎面部分和胎圈部分之间，和

导电通道，通过一个胎侧部分从轮辋接触表面位置连续延伸到接地表面位置，其中

将体积电阻率不低于1×10⁸欧姆厘米的胎侧橡胶放置在所述一个胎侧部分中，以限定胎侧部分的外表面，

所述导电通道包括由体积电阻率不大于1×10⁷欧姆厘米的导电橡胶制造的螺旋状通道，并且所述螺旋状通道位于胎侧橡胶轴向内侧并绕轮胎旋转轴螺旋延伸，其中

所述螺旋状通道通过螺旋缠绕橡胶带形成，使得在所述胎侧部分中在所述橡胶带的卷绕体之间形成间隙，

所述橡胶带延伸穿过所述胎侧橡胶和胎体之间，

所述橡胶带具有5～30mm的宽度和0.5～2.0mm的厚度，并且

所述间隙等于或宽于所述橡胶带的宽度。

2.根据权利要求1的充气轮胎，其中

将体积电阻率不低于1×10⁸欧姆厘米的压紧橡胶放置在一个胎圈部分中，以限定所述轮辋接触表面，和

将螺旋状通道延伸至轮辋接触表面，以形成轮辋接触部分。

3.根据权利要求1的充气轮胎，其中

将体积电阻率不大于1×10⁷欧姆厘米的压紧橡胶放置在一个胎圈部分中，以限定所述轮辋接触表面和形成部分所述导电通道，和

将螺旋状通道与压紧橡胶连接。

4.根据权利要求1、2或3的充气轮胎，其中

将体积电阻率不低于1×10⁸欧姆厘米的胎侧橡胶放置在所述胎面部分中，以限定所述接地表面，和

将螺旋状通道延伸至接地表面，以形成接地放电部分。

5.根据权利要求4的充气轮胎，其中

所述接地放电部分在轮胎圆周方向上是连续的。

6.根据权利要求1的充气轮胎，其中

所述导电通道包括多个螺旋状通道。