CN106414110B - 轮胎用噪音降低装置和充气轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明即使在高速行驶时，也能够抑制由于轮胎的发热导致的带构件的塑性变形。轮胎用噪音降低装置(1)，其具有吸音材料(2)和带构件(3)，所述吸音材料(2)由多孔质体构成，所述带构件(3)由热塑性树脂构成，沿着轮胎周向呈环状形成，用于将该吸音材料安装于轮胎内表面，所述吸音材料由呈V字形的截面形态弯曲的接合构件(5)和所述带构件夹持，并且在重要位置具有该吸音材料、该带构件和该接合构件这3者接合而成的带接合部(4)，其中，所述带构件的带宽度WB满足下述(a)式，所述带接合部的带厚度H(mm)与带构件的厚度h(mm)满足下述(b)式的关系，并且带接合位置的与带长度方向成直角的截面中的带截面积A大于20mm2。20mm≤WB≤吸音材料宽度(mm)…(a)0.4≤H/h≤0.9…(b)。
Description
技术领域
本发明涉及一种轮胎用噪音降低装置和充气轮胎。
背景技术
以往，在充气轮胎领域，已知有具备吸音材料和带构件的轮胎用噪音降低装置，所述吸音材料由多孔质体构成，所述带构件由热塑性树脂构成，沿着轮胎周向呈环状形成，用于将该吸音材料安装于轮胎内表面(专利文献1～2)。
作为该带构件，已知有利用其材质和整体的形状，构成为具有弹性特性的带构件。其典型的形状为带状，带状的长条板材构成如下：整体呈环状成型而设置，在轮胎内腔内，利用其弹性恢复力进行施力，使由多孔质体构成的吸音材料朝轮胎内表面方向挤压，从而进行该吸音材料的保持(专利文献1的权利要求、专利文献2的第0016段)。
该带构件的材质已知有热塑性合成树脂制或金属制的材质，从该带构件本身的成型性、可利用热熔接进行与由多孔质体构成的吸音材料的接合等接合加工性优异的方面考虑，研究将热塑性合成树脂制的带构件作为实用的带构件(专利文献2～3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际专利公开第2005/012007号
专利文献2：日本专利特开2006-306285号公报
专利文献3：日本专利特开2010-000950号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，与现有使用噪音降低装置的轮胎尺寸相比，在设计为可以非常高的速度(例如270km/时以上，尤其300km/小时以上)行驶的轮胎(例如外径为630mm以上)中，应用使用了热塑性合成树脂制带构件的轮胎用噪音降低装置的情况下，由于吸音材料的质量导致带构件受到较大的张力，尤其由于轮胎的放热导致构成该带构件的热塑性合成树脂发生软化，由此该带构件有可能会发生塑性变形(通常为伸长变形)。带构件发生如此塑性变形的情况下，无法进行基于弹性特性的吸音材料的正常保持，从而无法充分发挥噪音降低装置的功能，或者还有可能损坏耐久性，导致噪音降低装置的破损。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种轮胎用噪音降低装置和具备该噪音降低装置的充气轮胎，该轮胎用噪音降低装置即使在高速行驶用轮胎中进行时速270km/小时以上、尤其时速300km以上等高速行驶时，也能够抑制由于较大的张力和轮胎的发热导致的带构件的塑性变形，即使在如此高速行驶的基础上，也能够充分发挥噪音降低功能。
技术方案
为实现上述目的的本发明的轮胎用噪音降低装置为下述轮胎用噪音降低装置，其具有吸音材料和带构件，并且在重要位置具有带接合部，所述吸音材料由多孔质体构成，所述带构件由热塑性树脂构成，沿着轮胎周向呈环状形成，用于将该吸音材料安装于轮胎内表面，所述带接合部为，将所述吸音材料设于中间，由呈V字形的截面形态弯曲的接合构件和所述带构件夹持所述吸音材料，将该吸音材料、该带构件和该接合构件这3者接合的带接合部，所述轮胎用噪音降低装置的特征在于，所述带构件的带宽度WB满足下述(a)式，所述带接合部的带厚度H(mm)与带构件的厚度h(mm)满足下述(b)式的关系，并且带接合部的与带长度方向成直角的截面中的带截面积A大于20mm2。
20mm≤WB≤吸音材料宽度(mm)…(a)
0.4≤H/h≤0.9…(b)
有益效果
根据本发明的轮胎用噪音降低装置，通过具有上述构成，能够提供一种轮胎用噪音降低装置，其即使在高速行驶用轮胎中进行时速270km以上、尤其时速300km以上等高速行驶时，也能够抑制由于轮胎的发热导致的带构件的塑性变形，耐久性良好，能够充分发挥噪音降低功能。
在本发明中，优选所述带接合部的带部的屈服强度为330N以上。
在本发明中，优选相对于1个所述吸音材料，设置至少2处所述带接合部。
在本发明中，优选所述带接合部的位置距该吸音材料的端部30mm～80mm。
在本发明中，优选利用超声波焊接法进行所述吸音材料、该带构件和该接合构件的接合。
在本发明中，优选所述带构件与所述接合构件由同种合成树脂材料构成。
根据具有上述优选构成的本发明的轮胎用噪音降低装置，能够获得更明确具有基于所述本发明的轮胎用噪音降低装置的效果的本发明的轮胎用噪音降低装置。
对于使用有上述本发明的轮胎用噪音降低装置的充气轮胎，优选利用所述带构件将上述轮胎用噪音降低装置安装在轮胎内腔空间内。由此可提供安装有上述本发明的轮胎用噪音降低装置的充气轮胎，所提供的充气轮胎即使进行时速270km/小时以上、尤其时速300km以上等高速行驶时，也可抑制由于轮胎的发热导致的带构件的塑性变形，耐久性良好，可发挥噪音降低功能。
此时，优选轮胎的内径(半径)R与所述呈环状形成的带构件的环状外径(半径)r具有满足下述(c)式的关系。由此，能够获得更明确具有基于上述本发明的充气轮胎的效果的充气轮胎。
0.9≤r/R≤0.99…(c)
附图说明
图1是模式化表示本发明的轮胎用噪音降低装置的一实施方式例的外观立体图。
图2是对本发明的轮胎用噪音降低装置的一个实施方式例进行说明的主要部分放大图。
图3的(a)是对将本发明的轮胎用噪音降低装置安装在轮胎内腔内而成的本发明的充气轮胎的一实施方式例进行一部分分解而表示的主要部分破碎立体图，图3的(b)是对该主要部分进行放大而表示的放大图。
图4的(a)～图4的(c)是对制造本发明的轮胎用噪音降低装置的方法的1例步骤进行说明的模式图，对利用超声波焊接法进行吸音材料、带构件和接合构件的接合的状态进行说明。
图5的(a)和图5的(b)示出本发明的轮胎用噪音降低装置中的吸音材料和带构件的接合部附近的状态，图5的(a)是轮胎周向截面图，
图5的(b)是轮胎宽度方向截面图。
图6的(a)和图6的(b)均是模式化示出本发明的轮胎用噪音降低装置的另一实施方式例的外观立体图。
图7的(a)～图7的(d)是模式化示出能够用于本发明的轮胎用噪音降低装置的带构件的各种方式例的图。
图8是示出能够用于本发明的轮胎用噪音降低装置的带构件的方式例的图，尤其为模式化示出横截面形状的各种方式例的图。
图9是模式化说明将本发明的轮胎用噪音降低装置配置在轮胎内腔空间内而成的充气轮胎的优选的一实施方式例的轮胎周向截面图，示出轮胎的内径(半径)R与呈环状形成的带构件的环状外径(半径)r的优选关系。
具体实施方式
以下，参照附图等对本发明的轮胎用噪音降低装置与充气轮胎进行更详细的说明。
如图1、图2的模式图所示，本发明的轮胎用噪音降低装置1为下述轮胎用噪音降低装置1，其具有吸音材料2和带构件3，并且在重要位置具有带接合部4，所述吸音材料2由多孔质体构成，所述带构件3由热塑性树脂构成，沿着轮胎周向呈环状形成，用于将该吸音材料2安装于轮胎内表面，所述带接合部4为，将所述吸音材料2设于中间，由呈V字形的截面形态弯曲的接合构件5和带构件3夹持所述吸音材料2，将该吸音材料2、该带构件3和该接合构件5这3者接合的带接合部4，所述轮胎用噪音降低装置1的特征在于，所述带构件3的带宽度WB满足下述(a)式，所述带接合部4的带厚度H(mm)与带构件3的厚度h(mm)满足下述(b)式的关系，并且带接合部4的与带长度方向成直角的截面中的带截面积A大于20mm2。
20mm≤WB≤吸音材料宽度(mm)…(a)
0.4≤H/h≤0.9…(b)
本发明的轮胎用噪音降低装置1以带构件3的带宽度WB、带接合部4的带厚度H(mm)满足上述(a)式和(b)式为前提，并且带接合部4的与带长度方向成直角的截面中的带截面积A大于20mm2，由此即使在高速行驶用轮胎中进行时速270km/小时以上、尤其时速300km以上等高速行驶时，也能够抑制由于轮胎的发热导致的带构件3的塑性变形，耐久性良好，能够充分发挥噪音降低功能。
带接合部4的带厚度H(mm)与带构件3的厚度h(mm)的关系满足0.4≤H/h≤0.9的关系意味着，带构件3受到来自接合构件5的接合压力，受到使本来的带厚度越来越小的压缩力而进行的接合。在H/h的值小于0.4时，截面积减小，在高速耐久性方面不利，在H/h的值大于0.9时，焊接性差，会产生扣止构件的剥离，因此不优选。
根据本发明人等的见解，若不是如此水平的压力下的接合，则无法获得高的接合力，且若带接合部4的与带长度方向成直角的截面中的带截面积A不满足A>20mm2，则难以对抗由于高速行驶导致的显著的轮胎的高热、高张力，从而难以抑制带构件3的塑性变形。
在本发明中，优选带接合部4的带部(带部分)的屈服强度为330N以上。若带部的屈服强度为330N以上，则即使长时间以高于时速300km的高速进行行驶，也能够抑制带构件3的塑性变形。对于屈服强度的上限没有特别限定，可以为例如2000N以下。
从长久且高速地获得吸音材料2的保持效果方面考虑，通常优选带构件3在轮胎周向上沿着整周进行设置。
本发明的充气轮胎T如图3所示。在图3中，充气轮胎T具备胎面部10、左右一对的胎圈部11、使这些胎面部10、胎圈部11彼此连接的侧壁部12。并且，在胎面部10的内表面配置有图1所示模式的环状的轮胎用噪音降低装置1。
作为带构件3的材料，优选使用对于反复弯曲变形耐久性优异的树脂，例如优选使用聚丙烯树脂(PP树脂)。接合构件5也同样，例如优选使用聚丙烯树脂(PP树脂)。若两者为如此相同的树脂材料，则在这一点上也可使接合强度高于一般强度，这在使用聚丙烯树脂(PP树脂)以外的材料的情况下也同样。
对于吸音材料2与带构件3的接合固定手段，若这两者为热塑性合成树脂，则可以采用热接合，因此为了能够进行该热接合，且为了获得良好的成型性，重要的是带构件3由热塑性树脂构成。并且，作为采用热接合的优势，存在以下方面：特别是使用热塑性树脂制的板状接合构件5(接合板或接合片)，从该接合构件5上，例如将超声波焊接机的加振用焊模6(未图示)挤压至该扣止构件5上，能够使该扣止构件5与吸音材料2发生热变形，同时使吸音材料2、带构件3以及接合构件5这3者进行热接合。
将该结构模式示于图3的(a)和图3的(b)，图3的(b)是将图3的(a)的主要部分进行放大的图，在图3中，小尺寸的扣止板5在轮胎周向的主要位置呈“V字”状地弯曲的状态，利用热熔融使上述3者部分地一体化接合。
进一步，图4的(a)～图4的(c)表示使用超声波焊接机时的接合构件5与带构件3的热熔接法的一例。首先，如图4的(a)所示，将吸音材料2配置在带构件3与热塑性树脂制的板状的接合构件5之间。接着，如图4的(b)所示，将超声波焊接机的加振用焊模6挤压至接合构件5上，使该接合构件5呈“V字”状地弯曲的状态，对该弯曲的前端部分进行局部加热。由此，如图4的(c)所示，通过吸音材料2，利用热熔接使接合构件5和带构件3一体化。在该一体化部分形成带接合部4。对于加振用焊模6，按照使带接合部4的所述带厚度H(mm)满足(b)式、且带接合部4的与带长度方向成直角的截面中的带截面积A大于20mm2的方式，选定输出、时间等条件进行使用。
图5的(a)和图5的(b)中示出带接合部4附近的状态。带接合部4的带厚度H(mm)与带构件3的厚度h(mm)满足0.4≤H/h≤0.9的关系。另外，带接合部4的带厚度H(mm)乘以带接合部4的宽度W(mm)而获得的值为带接合部4的与带长度方向成直角的截面中的带截面积A(mm2)。
如图1所示，吸音材料2可以分为多个片，也可以呈环状形成为1个连续的整体。
另外，从耐久性、成本、能够稳定加工的角度出发，优选相对于于1个吸音材料2，设置至少2处带接合部4。
另外，从抑制吸音材料2的抖动、抑制对多孔质体带来损伤的方面考虑，优选带接合部4的位置与吸音材料2的端部间的周向距离(图6的L)为30mm～80mm。更优选与吸音材料2的端部间的周向距离为40mm～60mm。
图7的(a)～图7的(d)是模式化示出能够用于本发明的轮胎用噪音降低装置1的带构件3的各种方式例的图。图7的(a)与图1等所示同样为较细宽度，宽度WB相同，图7的(b)具有较粗的宽度WB，在主要位置具有长方形状的孔部，以实现整体的轻量化，图7的(c)整体宽度较细，具有仅在位于带接合部4的部分附近宽度较宽的、呈圆弧状边缘线的宽幅部，图7的(d)与图7的(c)同样，但所示出的宽幅部的边缘线为梯形的边缘线。
作为带构件3，也可以适当使用这些方式。需要说明的是，在带宽度具有宽窄变化的方式中，只要没有特别声明，带宽度WB则是指最小宽度的值。
图8是示出能够用于本发明的轮胎用噪音降低装置1的带构件3的各种方式例的图，特别是模式化示出横截面形状的各种方式例的图。此处，如图所示，带构件3的横截面形状可以使用圆形、半圆形、梯形、正方形、长方形、等腰三角形等形状。使用这样的带构件3时，只要没有特别声明，带构件3的厚度h则是指最大厚度部的厚度。
图9是模式化说明将本发明的轮胎用噪音降低装置1配置在轮胎内腔空间内而成的充气轮胎T的优选的一实施方式例的轮胎周向截面图，用于表示轮胎的内径(半径)R与呈环状形成的带构件3的环状外径(半径)r的优选的关系。根据本发明人等的见解，优选轮胎的内径(半径)R与呈环状形成的带构件3的环状外径(半径)r具有满足下述(c)式的关系。
0.9≤r/R≤0.99…(c)
即，带构件3的环状外径(半径)r小于轮胎的内径(半径)R，本发明的轮胎用噪音降低装置1配置至充气轮胎T的内腔空间时，具有能够不接触内腔面地进行收纳的尺寸关系。将具有如此尺寸关系的轮胎用噪音降低装置1尤其是不进行利用粘接剂等的接合而配置于轮胎内腔面上，由此，轮胎转动的同时，该轮胎用噪音降低装置1随之自然旋转，与利用粘接剂的进行接合的情况等相比，该轮胎用噪音降低装置1不会随着轮胎转动而产生剥离等，其结果能够获得耐久性良好的、内腔内安装有轮胎用噪音降低装置1的充气轮胎T。
实施例
在本发明中，带接合部的带部的屈服强度基于以下的方法计算求出。
(1)带接合部的带部的屈服强度
针对形成带的热塑性树脂，进行基于JIS K7161的拉伸试验，求出该热塑性树脂的屈服应力。该试验中，制作JIS1号哑铃形试样(厚度1mm)，在80℃的气体环境下，以拉伸速度10mm/分钟，将n数设为10，求出平均值。另一方面，利用显微镜观察等求出带接合部4的与带长度方向成直角的截面中的带截面积A(mm2)(n数为10，求出它们的平均值)，用所获得的截面积A乘以上述求出的该热塑性树脂的屈服强度的值，将该值作为带接合部的带部的屈服强度。
另外，高速耐久性试验利用以下的方法进行。
(2)高速耐久性试验
使各试验轮胎从行驶速度250km/小时开始，以该速度持续行驶10分钟，检查有无带损坏，未发现异常的情况下，以10km/小时为单位增加行驶速度，进而以该速度持续行驶10分钟后，检查有无带损坏。重复该过程，将产生带损坏的速度作为带损坏速度。需要说明的是，对于有无带损坏，实施高速耐久试验，目视明显确认到带有所伸长时(颈缩开始时)，判断为产生带损坏(变形)。
实施例1～8、比较例1～4
作为试验轮胎，准备轮胎尺寸275/35R20 100Y的试验轮胎，在各试验轮胎的内腔中安装本发明的轮胎用噪音降低装置(实施例1～8)、不基于本发明的轮胎用噪音降低装置(比较例1～4)。
对于各试验轮胎，准备吸音材料(宽度240mm)均由聚氨酯泡沫(多孔质体)构成，对带宽度WB、带构件的厚度h(mm)、带接合部的带厚度H(mm)、带接合部4的与带长度方向成直角的截面中的带截面积A进行各种变更而获得的轮胎用噪音降低装置，共计12种(实施例1～8、比较例1～4)。
如图1、图2所示，带构件为呈环状存在于轮胎整周的热塑性树脂制弹性带构件，吸音材料是多个吸音材料存在于整周，但分割为多个而存在。接合构件与带构件均为热塑性树脂(聚丙烯树脂、耐热变形温度(ASTM D648耐热温度(连续))60℃)制。使用接合构件的吸音材料与带构件的接合一体化利用超声波焊接机实施。
各试验轮胎的评价结果如表1所示。
根据该结果可知，本发明的轮胎用噪音降低装置和安装有该轮胎用噪音降低装置的充气轮胎的高速耐久性优异，即使在非常高速(例如270km/小时以上，尤其300km/小时以上)的条件下，耐久性也良好，能够发挥轮胎噪音降低效果。
符号说明
1：轮胎用噪音降低装置
2：吸音材料
3：由热塑性树脂构成的带构件
4：带接合部
5：接合构件
55：连续类型接合构件
6：超声波焊接机的加振用焊模
10：胎面部
11：胎圈部
12：侧壁部
T：充气轮胎
WB：弹性固定带的宽度
h：带构件的厚度(mm)
H：带接合部的带厚度(mm)
Claims (9)
1.一种轮胎用噪音降低装置，其具有吸音材料和带构件，并且在重要位置具有带接合部，所述吸音材料由多孔质体构成，所述带构件由热塑性树脂构成，沿着轮胎周向呈环状形成，用于将所述吸音材料安装于轮胎内表面，所述带接合部为，将所述吸音材料设于中间，由呈V字形的截面形态弯曲的接合构件和所述带构件夹持所述吸音材料，将所述吸音材料、所述带构件和所述接合构件这3者接合的带接合部，所述轮胎用噪音降低装置的特征在于，所述带构件的带宽度WB满足下述(a)式，所述带接合部的带厚度H(mm)与带构件的厚度h(mm)满足下述(b)式的关系，并且带接合部的与带长度方向成直角的截面中的带截面积A大于20mm2，所述重要位置、即所述带接合部的位置距所述吸音材料的端部30mm～80mm，
20mm≤WB≤吸音材料宽度(mm) (a)
0.4≤H/h≤0.9 (b)。
2.根据权利要求1所述的轮胎用噪音降低装置，其特征在于，所述带接合部的带部的屈服强度在80℃的环境下为330N以上。
3.根据权利要求1所述的轮胎用噪音降低装置，其特征在于，相对于1个所述吸音材料，设置至少2处所述带接合部。
4.根据权利要求2所述的轮胎用噪音降低装置，其特征在于，相对于1个所述吸音材料，设置至少2处所述带接合部。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的轮胎用噪音降低装置，其特征在于，利用超声波焊接法进行所述吸音材料、所述带构件和所述接合构件的接合。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的轮胎用噪音降低装置，其特征在于，所述带构件与所述接合构件由同种合成树脂材料构成。
7.根据权利要求5所述的轮胎用噪音降低装置，其特征在于，所述带构件与所述接合构件由同种合成树脂材料构成。
8.一种充气轮胎，其特征在于，利用权利要求1～7中任一项所述的带构件将权利要求1～7中任一项所述的轮胎用噪音降低装置配置在轮胎内腔空间内。
9.根据权利要求8所述的充气轮胎，其特征在于，轮胎的内径的一半、即半径R与所述呈环状形成的带构件的环状外径的一半、即半径r具有满足下述(c)式的关系，
0.9≤r/R≤0.99 (c)。
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