CN101293465A - 具有降低的滚动噪音的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有降低的滚动噪音的轮胎，其包括至少一个通过两个侧壁和两个胎圈延伸的胎冠，其底部将安装在轮缘座上，还包括锚固在所述两个胎圈中的胎体类增强结构和结合到轮胎内壁的附加层，其特征在于所述附加层在其边缘结合到轮胎结构而其余部分不结合，其特征在于所述附加层包括充气阀。在车辆中所述轮胎的滚动噪音降低，从而提供改善的舒适度。

Description

具有降低的滚动噪音的轮胎
技术领域
本发明涉及一种轮胎，在车辆中所述轮胎的滚动噪音降低，从而提供改善的舒适度。
背景技术
大量的噪音污染了车辆的环境。其中一些噪音来自于轮胎。在此类噪音中，尤其有害的谱的一部分是空腔谐振模(cavity mode)。所述的空腔谐振模是指轮胎内的空气柱的共振。
行驶时，车辆内与轮胎有关的内部噪音的频率范围在80到500Hz。空腔谐振模的频率是轮胎尺寸的函数。对于非常低的速度，第一空腔谐振模(FCM)的峰值为大约230Hz。
在行驶时会出现两个峰值。在80km/h的速度下，这些峰值的频率为大约210和250Hz。图1清楚地显示了这些频率。从舒适度的主观观点来看，当FCM的峰值明显可以听见时，它们是有害的。
已知的是，将移动部件放置在轮胎内对内部噪音具有有益的效果，特别是抑制第一空腔谐振模。专利EP 1214205B1清楚地说明了这个原理。开放单元(open-cell)材料的颗粒被放在轮胎空腔中。
美国专利6343843公开了一种充气轮胎，其具有用于抑制轮胎空腔的空气共振的类似细麻布的材料。
可选地，在文件US 2001/0004924中提出在空腔内填充泡沫或其他材料，例如沙子。
US 4252378描述了一种装置，其中轮缘填充有泡沫。
EP 1510366A1描述了一种在胎冠区域下具有噪音抑制体的装置。
DE 10220194描述了一种轮胎，其包括设置在轮胎内腔中的吸收壁，该吸收壁结合到两个胎圈而不结合到内壁的其他位置。该吸收壁包括用于抑制轮胎空腔的空气共振的微孔和允许轮胎充气和放气的阀门。
前述***都是复杂而昂贵的。
发明内容
为了克服这些缺陷，本发明提出了一种轮胎，其包括至少一个通过两个侧壁和两个胎圈延伸的胎冠，其底部适于安装在轮缘座上，还包括锚固在所述两个胎圈中的胎体类增强结构和结合到轮胎内壁的附加层，其特征在于所述附加层在其边缘结合到轮胎结构而其余部分不结合，其特征在于其与轮胎的内壁共同作用以形成气密空腔，其特征在于所述附加层包括充气阀。
优选地，所述附加层的边缘在轮胎的赤道(equator)和胎圈之间结合到轮胎的内壁。
有利地，附加层的边缘位于胎圈处。
附加层包括充气阀并且通过其边缘结合到轮胎结构，这个事实使该附加层可以在安装了轮胎并给轮胎充气之后抵靠在轮缘上变平。这样，当行驶时，该附加层可以具有抑制滚动噪音的有利效果。
根据本发明的轮胎还具有可以安装到非气密轮缘上的优点，使得这样形成的轮胎/轮缘组件的性能在滚动阻力和抗穿刺方面非常接近于传统的无内胎组件。
有利地，附加层在任意轴向截面中的曲线长度(Lca)大于轮胎内壁在该轴向截面中从轮胎的一个赤道到另一个赤道的曲线长度(Lpe)。
特别是当附加层在胎圈处连接到轮胎内壁时，这保证了在轮胎安装到轮缘上并进行充气后，附加层相对于轮缘的截面更长，并且通过形成折叠而适合于抵靠在轮缘壁上。这种折叠产生了非均匀的表面，当行驶时，其增进了噪音吸收能力，特别是第一空腔谐振模的噪音吸收能力。
根据一个有利特征， L ca L pe > 1.2 , 或者甚至：1＜Lca/Lpe＜4。
根据一个优选实施例，所述附加层是泡沫层(cellular layer)。
与本实施例相关的噪音改进是很重要的。该效果在对应于第一空腔谐振模(FCM)峰值的谱区域中大于4dBA，相对于轮缘上没有应用泡沫层的轮胎，其数量级为3dBA并且整体上频率在180到350Hz之间。
当泡沫层与轮胎相比较大时，对噪音的效果更有利，这意味着即使在充气之后，泡沫层的表面也不是张紧的而是折叠的。这种折叠意味着空腔的几何形状不太“均匀”，这在噪音的吸收上属于有利因素。
根据另一个实施例，附加层包括由泡沫材料制成的第一层和由非泡沫材料(non-cellular material)制成的第二层。优选地，泡沫材料层位于非泡沫材料层和轮胎结构之间。
有利地，泡沫层是主要由封闭单元组成的泡沫层。
附加层的厚度可以在0.5到10mm之间，优选地在1到4mm之间。
泡沫层的密度可以在0.04到0.8g/cm3之间，优选地在0.06到0.3g/cm3之间。
本发明的另一个主题是如前所述的轮胎，其还包括位于轮胎结构和附加层之间的自密封材料。
优选地，所述自密封材料是粘性液体。
有利地，所述自密封材料包含从由乙二醇、纤维、硫化橡胶颗粒、泡沫材料颗粒及其混合物构成的组中选择的至少一种成分。优选地，其还具有非水溶性流体基质(non-aqueous fluid matrix)，其可以限制可能出现的腐蚀问题。
在20℃下，自密封材料可以优选地具有小于60厘泊(centipoise)的粘性。
这种具有一体内胎的轮胎的优点是在刺破的情况下具有良好的自密封性，而在刺破时不会引起制造问题或引入自密封产品的问题。
本发明的另一个主题是由前述轮胎和轮缘构成的安装组件，其特征在于轮胎阀位于轮缘的阀孔中。有利地，该轮缘可以是用于轮胎/内胎组件的轮缘。
本发明的另一个主题是用于制造轮胎的工艺，包括：
-在制造鼓上放置附加层材料；
-在不会与轮胎结构结合的所述层的区域中施加防粘连剂(anti-tackagent)；
-施加气密材料层；
-完成轮胎结构的制备；
-硫化轮胎；以及
-将充气阀连接到附加层上。
特别地，所述防粘连剂可以是滑石或白垩。
有利地，当附加层的材料包括发泡剂时，在轮胎硫化之后，泡沫材料层的膨胀阶段留在环境压力下进行。
完成轮胎的制造后，可以在附加层和轮胎内壁之间引入自密封材料。可以在连接充气阀之前或之后进行引入。
附图说明
下面将结合所附的图1至图8描述所有实施例的细节，其中：
图1显示了在80km/h的速度下行驶时车辆的典型谱；
图2显示了包括根据本发明的附加层的轮胎的实例；
图3显示了图2的轮胎安装在其所用的轮缘上并被充气；
图4示意性地显示了通过根据本发明的附加泡沫层获得的改进；
图5显示了将泡沫层结合到胎圈上的工艺；以及
图6、7和8示出了附加层布置方式的三个例子。
具体实施方式
下文中，轮胎的“轴向截面”这种表述是指经过轮胎旋转轴线的任意截面；表述“横向截面”是指垂直于轮胎旋转轴线的任意截面。
图1显示了在以80km/h的速度下行驶的客车中测得的噪音幅度的典型谱，其是频率的函数。特别标注出与第一空腔谐振模相关的两个峰值，其约为230Hz(箭头A)。这两个峰值是明显可以听见的，从舒适度的角度来说，其对于车辆的司机或乘客是有害的。
图2显示了从部分轴向截面中看的根据本发明的轮胎1。该轮胎包括胎冠2和通过两个胎圈4延伸的两个侧壁3。胎体类增强结构5在胎圈钢丝6附近锚固在两个胎圈4中。该轮胎包括附加层10，所述附加层在两个胎圈4处结合到轮胎的内壁8，而其余部分不结合，即在侧壁3和胎冠2处不结合。结合该层的位置可以在胎圈的任何区域或者在侧壁上达到轮胎的赤道E的任何区域位于轮胎内壁上。一个优选的区域是如图2中所示的胎圈处。在所述的例子中，层10是泡沫层。即其包括基本封闭并填充有加压气体的内部单元。这样的泡沫材料对本领域的技术人员来说是熟知的。附加层10也可以不是泡沫的；在这种情况下，降低滚动噪音的优点减小了。附加层10还包括用于使得由内壁和附加层限定的轮胎的内腔能够充气的阀11。其使得安装到轮缘上并进行充气后附加层可以抵靠在轮缘7上变平，由此可以有效地抵抗滚动噪音，尤其是第一空腔谐振模的峰值。
泡沫层10的第二特征是其在轮胎的任意轴向和纵向截面内的曲线长度都有利地大于轮胎内壁在同一轴向或各自纵向截面内的曲线长度，所述轮胎内壁的曲线长度是在通过胎冠2时从赤道E到另一个赤道测得。其结果是，当根据本发明的轮胎1安装到其所用的轮缘7上并被充气到其工作压力时，附加层10通过产生如图3中所示的折叠12而抵靠在轮缘7的外壁9上变平。这些折叠的存在使加压轮胎腔15的壁在轮缘7上是不均匀的表面，这促进对滚动噪音的抑制。在图3中，箭头表示在附加层10和轮胎壁上的充气压力的作用。在图3中，附加层的阀门11与轮缘7的阀孔接合。
图4显示了在两种配置下在粗糙路面上以80km/h的速度行驶的车辆中获得的噪音测量结果：
-实线：车辆配备有充气到2.3巴(bar)的标准轮胎；
-虚线：同一车辆配备有根据本发明的轮胎，该轮胎包括抵靠在轮缘7的壁上变平的附加泡沫层。
特别地，标注出第一空腔谐振模的两个峰值从4到6dBA的改进(箭头A)。更一般地，在对舒适度特别敏感的180-350Hz的频率范围内，标注出大约3dBA的改进(箭头B)。
图5显示了附加层10连接到胎圈4的内壁上。该连接由粘性材料层16来实现。
在附加层包括与构成轮胎内壁的气密橡胶层相容的橡胶材料的优选情况下，层16是不必要的。然后在硫化过程中形成品质足够的化学结合。
图6显示了附加泡沫层10的一个特别简单的实施例。该泡沫层由主要由封闭单元组成的泡沫材料构成。本申请人的专利EP 0912354B1和EP 1155801B1中描述了基于丁基橡胶的这种材料的一个例子。
图7显示了根据本发明的附加层20的第二实施例。该泡沫层由主要由封闭单元组成的第一泡沫层22和主要由开放单元组成的第二泡沫层24构成，所述第一泡沫层22优选地由包括发泡剂的丁基橡胶制成。该第二层24可以通过改变的丁基材料的第二层中的发泡剂的量从而在膨胀之后主要获得开放单元来形成。如箭头所示，层24朝着加压轮胎腔的内侧定位。
图8显示了附加层30的第三种方案。层30包括非泡沫的气密橡胶的第一层32和与充入的空气接触的泡沫橡胶的第二层34。优选地，两层32和34由丁基橡胶制成，层32没有发泡剂，而层34具有发泡剂。该方案的优点是保证了泡沫层30极好的气密性。
泡沫的密度可以在0.04g/cm3到0.8g/cm3之间。吸收品质和安装组件的质量之间的最优值在0.06到0.3g/cm3之间。
根据应用及其结构，图6、7和8中显示的附加层的厚度可以在0.5和10mm之间。当然，泡沫层的厚度可以大于非泡沫层的厚度。
图2、3、5和6中显示的轮胎包括由丁基橡胶制成的附加泡沫层和连续地固定到轮胎结构上由相容材料制成的非气密层。通过在标准制造鼓上添加含有发泡剂的第一层丁基橡胶，然后在前一层的边缘处添加两条不含有发泡剂的丁基橡胶，然后按照惯例添加轮胎的所有其他构件，最后再进行硫化，可以容易地制造该轮胎。硫化之后，加热释放出的气体颗粒导致附加泡沫层膨胀，从而其轴向和纵向尺寸对应于为了获得令人满意的滚动噪音吸收效果所需的尺寸。然后附加泡沫层的厚度和密度适于保证足够的气密性。
当轮胎包括与附加层的材料相容的气密层时，例如，当两层包括丁基橡胶时，建议添加防粘连剂(anti-tack agent)以保证在附加泡沫层的膨胀阶段该附加泡沫层与轮胎的相对的壁有效地分离。
同样如图3中所示，在轮胎1的胎冠2上，靠着内壁8，是用于促进与可能的刺穿有关的孔的密封的自密封材料层40。该材料优选的是粘性液体。该自密封材料优选地基于非水溶性液体并包含如下成份中的至少一种：乙二醇、纤维、硫化橡胶颗粒、泡沫材料颗粒。在20℃下，其优选地具有小于60厘泊的粘性。在把充气阀11固定到附加层之前或之后，可以将其引入由轮胎内壁和附加层10形成的空腔15中。
本发明不只限于所描述和显示的例子，对其所作的各种改变都不背离由所附权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (25)

1、一种轮胎，其包括至少一个通过两个侧壁和两个胎圈延伸的胎冠，其底部将安装在轮缘座上，还包括锚固在所述两个胎圈中的胎体类增强结构和结合到轮胎内壁的附加层，其特征在于：
所述附加层在其边缘结合到轮胎结构而其余部分不结合；
其与轮胎的内壁共同作用以形成气密空腔；以及
所述附加层包括充气阀。
2、如权利要求1所述的轮胎，其中所述附加层的边缘在轮胎的赤道和胎圈之间结合到轮胎的内壁。
3、如权利要求2所述的轮胎，其中所述附加层的边缘位于胎圈上。
4、如权利要求1至3中任一项所述的轮胎，其中所述附加层在任意轴向截面中的曲线长度Lca大于轮胎内壁在该轴向截面中从轮胎的一个赤道到另一个赤道的曲线长度Lpe。
5、如权利要求4所述的轮胎，其中：
L ca L pe > 1.2 .
6、如权利要求4所述的轮胎，其中：
1＜Lca/Lpe＜4。
7、如权利要求1至6中任一项所述的轮胎，其中所述附加层是泡沫层。
8、如权利要求1至6中任一项所述的轮胎，其中所述附加层包括由泡沫材料制成的第一层和由非泡沫材料制成的第二层。
9、如权利要求8所述的轮胎，其中所述泡沫材料层位于非泡沫材料层和轮胎结构之间。
10、如权利要求7至9中任一项所述的轮胎，其中所述泡沫层是主要由封闭单元组成的泡沫层。
11、如权利要求1至10中任一项所述的轮胎，其中所述附加层的厚度在0.5到10mm之间。
12、如权利要求11所述的轮胎，其中所述附加层的厚度在1到4mm之间。
13、如权利要求7至12中任一项所述的轮胎，其中由泡沫材料制成的所述附加层的密度在0.04到0.8g/cm3之间。
14、如权利要求13所述的轮胎，其中由泡沫材料制成的所述附加层的密度在0.06到0.3g/cm3之间。
15、如前述权利要求中任一项所述的轮胎，其进一步包括位于轮胎结构和附加层之间的自密封材料。
16、如权利要求15所述的轮胎，其中所述自密封材料是粘性液体。
17、如权利要求16所述的轮胎，其中所述自密封材料包含从由乙二醇、纤维、硫化橡胶颗粒、泡沫材料颗粒及其混合物构成的组中选择的至少一种成分。
18、如权利要求16或17所述的轮胎，其中所述自密封材料具有非水溶性流体基质。
19、如权利要求16至18中任一项所述的轮胎，其中在20℃下，所述自密封材料具有小于60厘泊的粘性。
20、由根据前述权利要求中任一项所述的轮胎和轮缘构成的安装组件，其特征在于轮胎阀位于轮缘的阀孔中。
21、如权利要求20所述的安装组件，其中所述轮缘是用于轮胎/内胎组件的轮缘。
22、一种制造轮胎的工艺，包括：
-在制造鼓上放置附加层材料；
-在不会与轮胎结构结合的所述层的区域中施加防粘连剂；
-施加气密材料层；
-完成轮胎结构的制备；
-硫化轮胎；以及
-将充气阀连接到附加层上。
23、如权利要求22所述的工艺，其中所述防粘连剂是滑石或白垩。
24、如权利要求22或23所述的工艺，包括在轮胎硫化之后，包括发泡剂的附加层材料使附加层的膨胀阶段留在环境温度下进行。
25、如权利要求22至24中任一项所述的工艺，包括完成轮胎的制造后，在轮胎结构和附加层之间引入自密封材料。
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