CN107107667A - 用于减弱滚动噪音的轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种预定用于安装在安装轮辋上的轮胎(1),所述轮胎包括顶部(2),所述顶部(2)在两侧被侧壁(3)包围,所述侧壁(3)终止于胎圈(4)中,所述胎圈(4)被设置成与所述轮胎的安装轮辋配合,所述轮胎包括胎体增强层(5),所述胎体增强层(5)在所述顶部和所述侧壁中延伸并且在其两端处锚固在所述胎圈中,所述胎体增强层在径向外侧在顶上设有由多个增强层(61、62、63)组成的顶部增强层(6),所述顶部增强层在径向外侧在顶上设有预定用于在所述轮胎的使用期间与地面接触的胎面(10),所述轮胎在其顶部中包括至少一个腔体(11),当所述轮胎被安装在安装轮辋上时,所述至少一个腔体(11)充当共振器并且与轮胎的外部流体连通,每个腔体(11)具有合适的体积以形成校准的共振器,从而减弱处于500和2000Hz之间的频率范围中的噪音,所述轮胎的特征在于,每个腔体(11)在周向方向上基本均匀地设置并且填充有纤维材料或丝线材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于减弱由轮胎产生的滚动噪音的轮胎。
背景技术
在许多国家,已经建立了法规以要求显著地降低车辆在行驶期间产生的噪音。这导致轮胎制造商寻求减弱在轮胎滚动期间来自轮胎的噪音的途径。
客车轮胎包括处于终止于胎圈中的每个侧壁之间的顶部。所述轮胎还包括胎体增强层,所述胎体增强层在所述顶部和所述侧壁中延伸并且在两端处锚固在胎圈中。所述胎体增强层顶上设有顶部增强层,所述顶部增强层通常包括多个增强(帘布)层。所述顶部增强层顶上设有预定用于与地面接触的胎面。
已知,来自轮胎的噪音包括多种组分,即,来自外部噪音的组分和来自内部噪音的组分。所述外部(滚动)噪音包括通过接触部期间在胎面的花纹沟中流动的空气的共振噪音、因空气在形成于轮胎和地面之间的空间中振动而产生的噪音以及在轮胎的处于侧壁侧的外部部分中产生的噪音。在来自内部噪音的组分之中,具有一种被称为“腔体噪音”的噪音,其与容纳在轮胎的内部腔体中并且承受充气压力的空气的共振有联系。已经提出了多种解决方案来减弱这些外部噪音。
已知,在轮胎结构中形成与外部空间流体连通并且具有合适的尺寸以充当共振器(如赫姆霍兹或四分之一波长型共振器)的腔体以用于减弱滚动噪音。
专利号为2 240 335 B1的欧洲专利公开了一种在轮胎胎面中形成的腔体,所述腔体被设置成通向花纹沟并且起到赫姆霍兹(Helmholtz)共振器的作用。所述腔体在周向方向上均匀地分布,以使得在接触地面的轮胎的一定范围的足印中始终包括至少一个腔体。
该腔体可令人满意地减弱滚动噪音。另一方面,这种腔体降低了轮胎的刚度,并且刚度在轮胎中变得局部不同,因此不能实现高性能。
此外,为了制造有效的共振器,需要增大共振器的体积。然而,这种增大的共振器进一步降低了轮胎的刚度及其性能。
定义:
花纹块是在胎面上形成的浮凸元件,其由凹部或花纹沟限定并且包括侧面和预定用于与地面接触的接触面。该接触面具有被定义为所述面的重心或质心的几何中心。
隆脊是在胎面上形成的***元件,该元件在周向方向上延伸并且环绕轮胎。花纹条包括两个侧壁和一接触面,所述接触面预定用于在滚动期间与地面接触。
径向方向在本文中是指与轮胎的旋转轴线垂直的方向(该方向是胎面的厚度方向)。
横向方向或轴向方向是指与轮胎的旋转轴线平行的方向。
周向方向是指与以旋转轴线为中心的任意圆相切的方向。该方向垂直于轴向方向和径向方向两者。
轴向向外是指朝向轮胎的内部腔体的外部定向的方向。
赤道平面:垂直于旋转轴线并且穿过轮胎的轴向最外侧的点的平面,赤道平面虚拟地将轮胎胎面分成具有基本相等的宽度的两个半部。
胎面的总厚度E在设有该胎面的轮胎的赤道平面上、在崭新状态下的胎面表面和顶部增强层的径向最外侧部分之间测得。
胎面具有在滚动时使用的材料的最大厚度PMU,该最大厚度PMU小于总厚度E。
惯常驾驶条件或轮胎条件是由ETRTO标准确定的那些条件;这些条款和条件具体说明了相应地关于由负载指数和速度代码指示的轮胎的负载能力的充气压力。这些使用条款还可被称为“常规条件”或“使用条款”。
切口通常是指花纹沟(沟槽)或刀槽花纹并由彼此面对且以非零距离(被称为“切口宽度”)彼此间隔开的材料壁限定。将刀槽花纹与花纹沟相区分的恰恰是该距离;在刀槽花纹的情况中,该距离适合于允许限定所述刀槽花纹的相对的壁至少在通过地面接触部期间至少部分地接触。在花纹沟的情况中,花纹沟的壁在常规滚动条件下不可彼此接触。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决方案以减弱轮胎的外部滚动噪音,特别是减弱处于500Hz至2000Hz的频率下的噪音,而同时维持所述轮胎的合适的刚度水平并保持所述轮胎在滚动期间的其他性能。
为此,本发明提供了一种预定用于安装在安装轮辋上的轮胎,该轮胎包括顶部,所述顶部在两侧被侧壁包围,所述侧壁终止于胎圈中,所述胎圈被设置成与轮胎的安装轮辋配合,所述轮胎包括胎体增强层,所述胎体增强层在其两端处锚固在所述胎圈中,所述胎体增强层在所述轮胎的侧壁和顶部中延伸并且在径向外侧在顶上设有由多个增强(帘布)层组成的顶部增强层,所述顶部增强层在径向外侧在顶上设有预定用于在所述轮胎的使用期间与地面接触的胎面,所述轮胎在其顶部中包括至少一个腔体,当所述轮胎被安装在其轮辋上时,所述至少一个腔体与轮胎的外部流体连通,每个腔体具有合适的体积以形成校准的共振器,从而至少部分地减弱处于500Hz和2000Hz之间的频率范围中的噪音,所述轮胎的特征在于,形成共振器的每个腔体在周向方向上基本均匀地设置并且填充有纤维材料或丝线材料。
根据如此构造的轮胎,预定频率范围中的噪音或振幅可被减弱/消除。
所使用的纤维材料或丝线材料是其益处在于足够刚性和轻质从而当结合至轮胎顶部的结构中时允许正常运行的织物材料。
被用作织物材料的纤维材料或丝线材料例如为芳族聚酰胺、玻璃、纤维素、尼龙、维尼纶、聚酯、聚烯烃、人造丝、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯、乙烯-乙烯醇、聚乙烯醇及其混合物,其提供令人满意的高水平的塑性变形,从而当被接收在轮胎顶部中的腔体(共振器)中时经受轮胎的滚动循环。所述纤维材料或所述丝线材料可具有多成分结构。
在另一有利实施例中,所述胎面包括至少一个花纹沟,并且每个腔体相对于所述花纹沟径向向内地形成,每个腔体适于通向所述花纹沟。
根据该设置,可有助于所述轮胎在周向方向上的挠曲(屈曲)。
在另一有利实施例中,形成有多个腔体,并且每个腔体在周向方向上分开设置并通向所述花纹沟。
在另一有利实施例中,形成有多个腔体,并且腔体在横向方向上分开设置并通向所述花纹沟。
在另一有利实施例中,形成有多个腔体,并且每个腔体在周向方向和横向方向上分开设置,所述腔体在横向方向上均匀地分布。
该设置具有有助于所述轮胎在横向方向上的挠曲(屈曲)的优点。
在另一有利实施例中,所述腔体被形成为在所述胎面磨损之后直至达到法定磨损极限(时)不与地面接触。
上述设置的优点是防止填充材料的腔体接触地面,而填充材料的腔体接触地面可能降低接触性能。
在另一有利实施例中,填充所述腔体的纤维材料或丝线材料是织物材料。
在另一有利实施例中,所述织物材料选自于以下组,所述组包括织造织物、非织造织物及这些织物的混合物。
这些材料具有以下优点,即,对于这种作为轮胎顶部中的诸如共振器的腔体的填充材料的应用提供合适的机械特性并且允许沿着其延伸方向伸长而同时维持其中的空气环流,所述机械特性是指轮胎径向方向上的令人满意的高杨氏模量,所述杨氏模量例如大于0.5MPa,优选大于0.7MPa,更优选地大于1.0MPa,并且进一步更优选地大于1.5MPa。该织物材料可以是由不同的纤维材料或丝线材料制成的织物的复合物或叠层。
在另一有利实施例中,根据JIS Z 8807,所述织物材料的表观密度至少等于0.05g/cm3,并最多等于0.5g/cm3。
该表观密度是根据JIS Z 8807:2012并且更特别地根据在所述标准的第9章中描述的“通过几何测量来测量密度和比重的方法”来确定的。该密度范围是满足所述胎面的足够的刚度和安装至所述轮胎的顶部上的纤维材料或丝线材料中的空气环流两者的范围。
在另一有利实施例中,根据JIS L 1096,所述织物材料的空气渗透率至少等于10g/cm3/cm2/s。
据观察,所述织物材料的空气渗透率优选地应当至少等于10g/cm3/cm2/s,更优选地至少等于12g/cm3/cm2/s,并且进一步更优选地至少等于14g/cm3/cm2/s。该空气渗透率是根据JIS L 1096来确定的。如果所述空气渗透率小于10g/cm3/cm2/s,则所述共振器未必还能发挥其作为共振器或空隙的作用,这使得空气流可能变得不足。
优选地,每个腔体形成赫姆霍兹(Helmholtz)共振器,该类型的共振器相对简单并且易于根据期望减弱的声音的频率校准,但是当然每个腔体共振器可以是四分之一波长型共振器。
附图说明
本发明的其他特征和优点从下文中参考附图给出的说明中显现,所述附图借助于非限制性示例显示了本发明的实施例。
图1是根据本发明的第一实施例的轮胎的顶部部分的分解视图;
图2显示了图1中所示的轮胎的顶部的子午截面;
图3是根据本发明的第二实施例的轮胎的分解视图;
图4显示了图3中所示的轮胎的顶部的子午截面;
图5是根据本发明的第三实施例的轮胎的顶部表面的平面视图;
图6是显示根据本发明的第四实施例的轮胎的顶部截面的部分剖切立体图。
具体实施方式
为了便于理解实施例的设置,在说明书中,相同的附图标记被用于指代相同性质的元件。
图1是根据本发明的第一实施例的轮胎的分解视图。图2显示了图1中所示的轮胎的顶部的子午截面(也就是说处于包含轮胎的旋转轴线的平面中的截面)。
在第一实施例中,具有尺寸205/55R16的轮胎1包括在其轴向端部处连接至侧壁3的顶部2,所述侧壁3终止于胎圈4中。轮胎1还包括在顶部2和侧壁3中延伸并且在两端处锚固在胎圈4中的胎体增强层5。
胎体增强层5在径向外侧在顶上设有顶部增强层6,所述顶部增强层6包括带束(帘布)层61、62、63。两个带束(帘布)层61、62与另一(帘布)层或冠带(帘布)层63交叉。顶部增强层6在顶上设有预定用于在轮胎的使用期间与地面接触的胎面7。
胎面7包括四个大体在周向方向上延伸的主花纹沟8和多个横向花纹沟9。这些周向花纹沟和横向花纹沟在胎面7中限定多个花纹块10。
在本实施例中,每个主花纹沟8具有6mm的宽度和6mm的深度。该尺寸适合于在花纹沟底部和顶部增强层6之间保留一定厚度的橡胶材料。如图1和图2中所示,相对于主花纹沟8径向向内设有具有矩形横截面的腔体11。腔体11被设定尺寸或者被制成以便起到共振器的作用,以至少部分地减弱在500Hz和2000Hz之间的频率范围内的噪音,所述共振器例如为赫姆霍兹(Helmholtz)或四分之一波长型共振器。
腔体11在周向方向上具有一致的矩形横截面,具体地在横向方向(轮胎旋转轴线方向)上具有140mm的宽度并且在径向方向上具有3mm的高度(厚度)。腔体11在周向方向上连续地延伸以便在顶部2中形成圆筒(柱)形。
该腔体11在横向上以轮胎的赤道平面(在图2中由线XX’指示)为中心,并且具有基本上与顶部增强层的第二带束(帘布)层62的宽度相等的横向宽度。花纹沟8的底部表面和腔体11的径向外表面之间的距离优选为0.5mm或更大。
在主花纹沟8的底部设有排放沟槽12。排放沟槽(颈部)12在周向方向上沿着主花纹沟8的整个长度连续地延伸。排放沟槽12的一个径向端部连接至腔体11,排放沟槽12的另一径向端部通向主花纹沟8的底部,以使得腔体11通过排放沟槽12通向主花纹沟8。排放沟槽12的所述另一径向端部可通向主花纹沟8的其他部分。
每个排放沟槽12具有在横向方向上测得的6mm的宽度以及0.5mm的高度。
排放沟槽12在周向方向上可以是不连续的,以便维持足够的胎面刚度,特别是在横向弯曲(也就是说围绕与周向方向相切的轴线弯曲)方面维持足够的胎面刚度。
腔体11填充有非织造(无纺)织物,例如由“Kuraray Co.,Ltd.”(可乐丽有限公司)以商标名“Flextar”(商标)销售的非织造织物。根据JIS Z 8807,所述非织造织物的密度为0.10g/cm3,并且根据JIS L 1096,所述非织造织物的空气渗透率为26.2g/cm3/cm2/s。
所述非织造织物在轮胎制造工艺中的模制和硫化步骤期间引入轮胎中。填充与主花纹沟8相结合的腔体的所述非织造织物形成能够降低在胎面和地面之间产生的噪音的共振器。
由于上述设置,与不具有任何抗滚动噪音共振器的相同的轮胎相比,根据ECER117(指示2005/11/EC)以70kph、2.2dB阶进行的声发射被减弱。
在第一实施例中,填充腔体11的材料与胎面7的滚动表面(接触面)足够远,以便即使在部分磨损之后也不会干扰轮胎在地面上的接触状态。
图3是显示根据本发明的第二实施例的轮胎的分解视图。图4显示了图3中所示的轮胎的顶部部分的子午截面。
除了未设置冠带(帘布)层并且充当赫姆霍兹(Helmholtz)共振器的四个腔体111、112、113、114在横向方向上彼此分开地设置,根据第二实施例的轮胎与图1中所示的轮胎具有基本相同的结构。
在第二实施例中,每个腔体111、112、113、114被形成为分别相对于主花纹沟8径向向内地定位。每个腔体填充有纤维材料或丝线材料并且具有合适的体积以便充当赫姆霍兹(Helmholtz)共振器。
在主花纹沟28的底部,设有多个井(贯通颈部)13。井13的径向向内的端部连接至腔体111、112、113、114,井13的径向向外的端部通向主花纹沟8,以使得腔体111、112、113、114通过井13通向主花纹沟8。
每个腔体111、112、113、114在周向方向上具有一致的矩形横截面并且在周向方向上连续地延伸,以便在顶部2中形成圆筒(柱)形空间。
备选地,所述主花纹沟可以以从零开始并且小于90°的平均角度相对于周向方向倾斜地定向。在该情况中,所述腔体以与所述主花纹沟相同的方式定向。优选地,所述花纹沟的平均角度相对于周向方向在15°和50°之间。在该情况中,每个主花纹沟可以从轮胎胎面的一个边缘延伸至另一边缘或者从所述胎面的轴向中心附近延伸至轮胎胎面的一个边缘,每个腔体也可以从轮胎顶部的一个边缘延伸至另一边缘或者从所述顶部的轴向中心附近延伸至轮胎顶部的一个边缘。所述腔体可以在与所述花纹沟的定向方向不同的方向上定向。
图5是根据本发明的第三实施例的轮胎的顶部表面的平面视图。
在该实施例中,多个腔体116在周向上在相对于主花纹沟8径向向内的位置处设置。如图5中所示,腔体116中的每个具有细长的形状并且沿着横向方向延伸,以便垂直地横向于主花纹沟8(设置)。也就是说,多个腔体116在周向方向上均匀地设置。
腔体116填充有纤维材料或丝线材料。每个腔体116通过在周向上敞开的颈部连接三个主花纹沟8。腔体16未在周向方向上彼此连接,以及在顶部增强层的整个横向宽度上(在与轮胎旋转方向平行的方向YY’上)延伸。
有利地,该设置不会在处于与地面接触的区域中的胎面的平坦化方面过多地改变弯曲柔性。备选地,所述腔体可以相对于方向YY’以非零的角度倾斜地定向。
图6是显示根据本发明的第四实施例的轮胎顶部的部分剖切立体图。在该实施例中,胎面包括多个花纹块10,所述多个花纹块10彼此分开或者由周向主花纹沟8和横向花纹沟9限定。腔体115独自地(独立地)形成在每个花纹块10中。在每个花纹块10的接触面100中设有径向定向并且将腔体115和轮胎的外部空间相连接的贯通颈部14。所述腔体在周向方向上均匀地设置。腔体115填充有纤维材料或丝线材料并且充当共振器。
根据该设置,腔体115可以经由贯通颈部14直接连接至在地面和接触面之间形成的空间。
有利地,腔体115相对于胎面的法定磨损极限在径向内部位置形成,以使得在滚动期间填充材料不会与地面相干扰。在第四实施例中,显示法定磨损极限的磨损极限指示器15被设置在主花纹沟8的底部处。因为每个腔体中的填充材料与磨损极限指示器15相比定位在径向内部位置,所以在法定允许使用期间填充材料不会与地面接触。
Claims (10)
1.预定用于安装在安装轮辋上的轮胎(1),所述轮胎包括顶部(2),所述顶部(2)在两侧被侧壁(3)包围,所述侧壁(3)终止于胎圈(4)中,所述胎圈(4)被设置成与所述轮胎的安装轮辋配合,所述轮胎包括胎体增强层(5),所述胎体增强层(5)在所述顶部和所述侧壁中延伸并且在其两端处锚固在所述胎圈中,所述胎体增强层在径向外侧在顶上设有由多个增强层(61、62、63)组成的顶部增强层(6),所述顶部增强层在径向外侧在顶上设有预定用于在所述轮胎的使用期间与地面接触的胎面(10),所述轮胎在其顶部中包括至少一个腔体(11),当所述轮胎被安装在安装轮辋上时,所述至少一个腔体(11)与轮胎的外部流体连通,每个腔体(11)具有合适的体积以形成校准的共振器,从而减弱处于500Hz和2000Hz之间的频率范围中的噪音,所述轮胎的特征在于,每个腔体(11)在周向方向上基本均匀地设置并且填充有纤维材料或丝线材料。
2.根据权利要求1所述的轮胎,其特征在于,所述胎面包括至少一个花纹沟(8),每个腔体(11)相对于所述花纹沟径向向内地形成并且每个腔体适于通向所述花纹沟。
3.根据权利要求2所述的轮胎,其特征在于,形成有多个腔体(116),每个腔体在周向方向上分开设置,并且每个腔体通向所述花纹沟。
4.根据权利要求2所述的轮胎,其特征在于,形成有多个腔体(111、112、113、114),每个腔体在横向方向上分开地设置,并且每个腔体通向所述花纹沟。
5.根据权利要求1或2所述的轮胎,其特征在于,形成有多个腔体(115),每个腔体在周向方向和横向方向上分开地设置,并且所述腔体在横向方向上均匀地分布。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的轮胎,其特征在于,所述腔体(115)被形成为在胎面磨损之后直至未达到法定磨损极限时不与地面接触。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的轮胎,其特征在于,填充所述腔体的纤维材料或丝线材料是织物材料。
8.根据权利要求7所述的轮胎,其特征在于,所述织物材料选自于以下组,所述组包括织造织物、非织造织物以及这些织物的混合物。
9.根据权利要求7或8所述的轮胎,其特征在于,根据JIS Z 8807,所述织物材料的表观密度至少等于0.05g/cm3,并最多等于0.5g/cm3。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的轮胎,其特征在于,根据JIS L 1096,所述织物材料的空气渗透率至少等于10g/cm3/cm2/s。
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