充气轮胎和轮辋的组装件、噪音抑制体、充气轮胎的保存方法
2020-01-12

充气轮胎和轮辋的组装件、噪音抑制体、充气轮胎的保存方法

一种充气轮胎和轮辋的组装件,以及用于其中的噪音抑制体,所述组装件中的噪声抑制体(5)被安装在轮胎内侧的空腔(4)内,所述噪声抑制体(5)的体积(V2)为轮胎空腔(4)总体积(V1)的0.4~20%,且由在圆周方面上延伸的海棉材料形成,所述轮胎空腔(4)由轮胎(2)和轮辋(3)形成;所述噪声抑制体(5)包括胎侧噪声抑制体(10),其底面(10B)固定在轮胎(2)上,或轮辋侧噪音抑制体(10),其底面(11B)固定在轮辋(3)上,其中,胎侧噪声抑制体(10)的面积量心(G)或超过轮辋侧噪声抑制体(11)的胎圈基线(BL)的噪声抑制体主要部分(16)的面积重心(G)位于面积(Q)中,所述面积(Q)的范围为基准面(N)与从基准面(N)到噪声抑制体的顶端的最大高度(T)的中间点(T/2)。

体积V2相同时,随着比率(噪音抑制体横截面面积/轮胎空腔面积)的增大,道路噪音减少效果更优异。测试(D)接下来,基于表4中所示的规格,以每一包括轮胎(195/60R15)和轮辋(15X6JJ)的组装件为原型,上述轮胎具有带状体的噪音抑制体。然后,测试轮胎圆周方向上的噪音抑制体的一端和另一端之间的间隙变化时的均匀性、基于均匀性的轮胎振动、两端之间的摩擦的有或无、道路噪音性能等。使用具有梯形形状的子午线横截面(a=30mm、b=50mm、T=50mm),且由比重为0.022、0.016、0.034的聚氨酯海绵体(开孔)制成的噪音抑制体。噪音抑制体通过粘合剂固定到胎侧内孔表面的轮胎赤道上,进行测试。(6)均匀性使用均匀性测试机,测试重量不平衡性(g)、RFV初级(primary)(N)和TFV初级(N)。(7)轮胎振动在内压为200Kpa的情况下,将轮胎安装到所有汽车(日本FF汽车,活塞排量位2000cc)的轮辋上,让轮胎以120km/h的速度在光滑沥青道路上行驶,凭驾驶员的感觉评估来判断振动的有无。(8)道路噪音性能该测试与道路噪音性能测试(3)相同。(9)两端之间的摩擦在内压为200Kpa、载荷为4.2kN的条件下,让汽车在辊筒上以100km/h的速度行驶通过20000km,然后视觉检查摩擦的有无。表4-l <table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row>

测试的结果是,当轮胎圆周方向上噪音抑制体的一端与另一端之间的间隙(g)为10mm或更大,或者当噪音抑制体的一端与另一端相互粘合时,能抑制磨擦产生的磨损粉末。可以确定,随着间隙(g)的增大,均匀性或道路噪音性能降低,但如果间隙(g)为300mm或更小,则在保证优异的道路噪音性能的同时能防止产生轮胎振动。(测试E)

<table>测试的结果是,可以确定,如果粘合区域(Y)形成为光滑表面,或者形成为低丁基混合区域,则粘合强度能大量提升,如果光滑表面和低丁基混合区域都应用的话,则能进一步提高效果。(测试H)当轮胎的释放剂被去除时,或者当对轮胎和噪音抑制体进行底涂处理时,测试噪音抑制体的粘合强度的差别,其结果显示在表8中。使用具有梯形形状的子午线横截面(a=20mm,b=60mm,T=50mm)、且由比重为0.022的聚氨酯海绵体(开孔)构成的噪音抑制体。使用粘合剂从头到尾一周地粘合噪音抑制体到轮胎侧内孔表面的轮胎赤道上。(12)粘合强度在内压为300Kpa、载荷为4.0kN的条件下,让汽车在辊筒上以120km/h行驶20分钟。以每20分钟10km/h增加速度,直到产生带状体将要落下的振动。增加速度直到速度达到250km/h。表8 <table>tableseeoriginaldocumentpage31</column></row>

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(测试F)

空腔4的轮胎空腔表面4S的胎侧空腔表面4S1由所谓的内衬橡胶构成,所述内衬橡胶为低透气性橡胶。采用这种构造,轮胎2与轮辋体3a—起形成气密性轮胎空腔4。在组装件1中,由海绵体材料制成并在轮胎圆周方向上延伸的噪音抑制体5设置在轮胎空腔4中。图2和3显示,噪音抑制体5包括一个长的带状体12,它在轮胎圆周方向上连续延伸。海绵体材料为海绵状多孔结构,海绵体材料的实例为通过发泡橡胶或合成树脂得到的具有开孔(open-cells)的海绵,和通过缠绕和整体连接动物纤维、植物纤维或合成树脂得到的材料。本说明书中的"多孔结构体"不仅包括具有开孔的构体,还包括具有单独气泡的构体。由于这种海绵体材料具有高的隔振性能和吸音性能,产生于轮胎空腔4中的共振能量能被有效地缓和和吸收。结果是,能抑制空腔共振并减少道路噪音。海绵体材料容易变形(即,收縮和弯曲),因此,不会破坏对轮辋的组装性能。由于海绵体材料具有小于固体橡胶体的比重,对轮胎重量平衡的不利影响能抑制到很小值。海绵体材料的比重为0.005~0.06,优选0.010-0.05,更优选0.016-0.05,再优选0.016~0.035。如果比重小于0.005或超过0.06,则空腔共振抑制效果降低。本实施例中,显示了一个优选实施例,其中使用聚氨酯制成的开孔海绵体材料。海绵体制成的噪音抑制体5的体积V2必须设定为轮胎空腔4的总体积VI的0.4%~20%。本发明者在原材料和噪音抑制体5的海绵体材料的比重都相同的情况下,进行了道路噪音测试,只有噪音抑制体5的体积V2相对于轮胎空腔4的总体积VI变化。其结果的一个实施例示于图4中。如图4中所示,体积比(V2/V1)与道路噪音之间明显存在相关性,如果比率(V2/V1)设定为0.4%或更高,则能展现出所需的道路噪音的减小效果,优选2dB或更高的减少效果。优选的比率(V2/V1)设定为1%或更高,更优选2。/。或更高,再优选4%或更高。另一方面,如果体积比(V2/V1)超过20%,则道路噪音的减小效果达到最高,且轮胎重量和成本不必要的增加,或者重量平衡被破坏,因此,这不是优选的。从而,结合下限值,体积比(V2/V1)的上限优选设定为10%或更低。本发明中,噪音抑制体5被固定在轮胎空腔表面4S的胎侧空腔表面4S1和/或轮辋侧空腔表面4S2。也就是说,噪音抑制体5包括其底面10B固定在胎侧空腔表面4S1的胎侧噪音抑制体10(图1至3,和5所示),和/或其底面11B固定在轮辋侧空腔表面4S2的轮辋侧噪音抑制体ll(图12至14所示)。噪音抑制体5为胎侧噪音抑制体10的第一实施方式,和噪音抑制体5为轮網侧噪音抑制体11的第二实施方式将逐步描述。固定噪音抑制体5的原因是,汽车高速行驶过程中,噪音抑制体5被施以很大的离心力和侧向力。如果不固定噪音抑制体5,噪音抑制体5本身可能碰撞轮胎空腔表面4S并被损坏或毁坏,空腔共振的抑制效果降低,形成胎侧空腔表面4S1的内衬橡胶被损坏。因此,本发明中,噪音抑制体5固定在胎侧空腔表面4S1或轮辋侧空腔表面4S2,从而防止噪音抑制体5在汽车的高速行驶中被毁坏,并能长时间的保持空腔共振的抑制效果。如图1和5所示,第一实施方式中,胎侧噪音抑制体10优选固定在胎侧空腔表面4S1的胎面区域U)。这是因为,高速行驶时的离心力径向向外施加,如果胎侧噪音抑制体IO固定到胎面区域(J),则胎侧噪音抑制体10能被允许通过离心力推压胎面区域(D,且他的作用被有效地抑制。因此,可以防止胎侧噪音抑制体10被更小的固定力毁坏,且能防止其固定状态松开。从这种观点看,特别优选固定胎侧噪音抑制体IO到胎面区域(J)的中心部,这样,他的宽度中心线就沿着轮胎赤道C延伸。此时,在本实施例中,优选胎侧噪音抑制体10相对于轮胎赤道(C)在轮胎子午线横截面上对称。这是因为,如果胎侧噪音抑制体10是不对称的,则由于抑制体10的左侧和右侧具有不同的侧向刚度,抑制体容易朝着较低刚度侧下落。这里,"胎面区域(J)"指穿过带体层7的两外端的径向线之间的区域。接下来,作为固定胎侧噪音抑制体10到胎侧空腔表面4S1的固定方法,优选采取使用螺钉或安装架机械固定抑制体10的方法,或者硫化成型时在轮胎制造工序中组装抑制体10的方法。根据成本、粘合的稳定性等方面,优选在硫化成型后使用粘合剂将抑制体粘合到轮胎2上。在这种情况下,在硫化成型之前,加入称之为内涂料的水释放剂或溶液释放剂到胎侧空腔表面4S1,以提高对囊状物的释放性能。因此,具有降低粘合强度的趋势。于是,为了提高粘合强度,需要在粘合前除去释放剂。更具体地,可以使用对轮胎空腔表面4S1的粘合区域(Y)(粘合噪音抑制体10的区域)进行磨光的方法物理去除释放剂,或者用有机溶剂化学去除释放剂的方法。去除释放剂以后,在使用粘合剂之前,可以对轮胎空腔表面4S1和/或胎侧噪音抑制体IO施加底层涂物以进一步提高粘合强度。对于轮胎2,含有作为主要成分的合成橡胶的溶剂,包括甲苯、甲基乙基酮(MEK)和二甲基甲酰胺(DMF)优选作为涂层底物。对于噪音抑制体10,优选使用含有合成橡胶作为主要成分的溶剂,包括甲苯、甲基乙基酮和乙酸乙酯。对于粘合剂9,可以优选使用合成橡胶溶解在有机溶剂中的溶液型粘合剂,和分散在水中的合成橡胶基的液体粘合剂,如胶乳型。特别地,使用氯丁二烯橡胶作为合成橡胶的氯丁二烯基溶液型粘合剂具有优异的粘合力,并且柔软,和具有很强的抗弯曲沖击性,因此,优选使用这种粘合剂。对于有机溶剂,根据溶解性、成本和对操作环境的影响,优选使用环己烷(脂肪基)、丙酮(酮基)、己烷(脂肪基)或它们的混合物。此时,当总的合成橡胶基粘合剂为100重量份时,氯丁二烯橡胶的含量优选为25〜35重量份。如果该含量小于25重量份,则具有降低粘合强度的趋势,如果该含量超过35重量份,则粘度变得过高,且难以用作粘合剂。对于粘合方法,优选将粘合剂施加到胎侧空腔表面4S1与胎侧噪音抑制体10的底面10B相互接触的基本上整个区域,使它们在该区域相互粘合。另一方面,粘合剂可以点式施加到基本上整个接触区域,用以粘合。近年,提出了一种囊状物,在其表面上形成释放膜,从而省去在硫化成型时使用释放剂的必要。因此,如果使用该囊状物,则释放剂不粘附到胎侧空腔表面4S1,不用去除释放剂,就能提高粘合强度。为了提高粘合强度,优选在光滑表面中形成粘合区域(Y)。通常,囊状物的外表面形成有通气槽,用以防止硫化成型时空气留在外表面和轮胎2之间。因此,如图7所示,硫化成型后,胎侧空腔表面4S1形成有多个具有通气槽的浅凸出条40。凸出条40在胎圈部分2a之间延伸。这些凸出条40不利地影响并降低粘合强度。因此,如果粘合区域(Y)形成在从其中去除凸出条40的光滑表面中,则胎侧噪音抑制体10的粘合面积增大,能提高粘合强度。凸出条40能通过除去相应于粘合区域Y的位置处的囊状物通气槽而被除去。这里,硫化成型时,囊状物与轮胎2自轮胎赤道(C)朝着胎肩相互接触。因此,在轮胎赤道一侧的胎面区域(J)中,通气槽的通气效果相当地小,特别是在以轮胎赤道(C)为中心的,宽度为100mm的中心区域(Jc)。因此,如果从中心区域(Jc)除去通气槽,粘合区域(Y)形成在光滑表面中,则通气效果被大大降低,并能提高粘合强度。为了提高粘合强度,优选的是,粘合区域(Y)设置在内衬橡胶的低丁基混合区域。更具体地,内衬橡胶由高丁基混合橡胶组成,该橡胶中,在100重量份橡胶基材料中,混合有50重量份或更多的具有低透气性的丁基橡胶。但是,由于丁基橡胶具有差的粘合性,对噪音抑制体10的粘合强度降低。因此,内衬橡胶由高丁基混合橡胶形成,该橡胶包括丁基橡胶的的混合含量高达50重量份或者更多的高丁基混合橡胶,低丁基混合区域包括具有低混合含量的丁基橡胶的低丁基混合区域。通过提供低丁基混合橡胶给粘合区域(Y),对噪音抑制体10的粘合强度能提高。丁基混合橡胶是指丁基橡胶卤化物及其衍生物,其中,丁基橡胶卤化物为丁基橡胶。在低丁基混合橡胶中,丁基橡胶的混合含量可以是O重量份。这里,轮胎2的胎面区域(J)比其它区域厚,因此,内衬橡胶的漏气防治效果相当地小。因此,如果低丁基混合区域设置在胎面区域G)中以形成粘合区域,则在保证漏气防治效果的同时,能提高粘合强度。当胎侧噪音抑制体10被粘结到胎面空腔表面4S1时,双面胶带41能代替液体粘合剂用作粘合剂9。由于难以处理液体粘合剂,并且将液体粘合剂施加到轮胎空腔表面4S1费时费力,因此其操作效率低下。因此,从这一观点考虑,优选使用双面胶带41。双面胶带41可以用软片基材42制成,该软片基材42在其一个表面和另一表面上分别具有粘合层43A和43B,如图8(A)所示,或者双面胶带41可以只形成有粘合层43A和43B,而不具有基材42。基材42的实例为织物纤维、无纺纤维、棉花、塑料薄膜,比如聚酯、塑料泡沫(发泡)材料薄片,比如丙烯酸酯泡沫体。粘合层43A和43B的实例为橡胶基粘合材料,其中,在天然橡胶或合成橡胶中,混合有已知添加剂如astackifier、软化剂或抗氧剂;丙烯酸酯粘合材料(包括耐热粘合材料、阻燃粘合材料、低温粘合性粘合材料),其中,多种丙烯酸酯和其它功能性单体共聚,每一种丙烯酸酯具有不同的玻璃化转变温度;硅基粘合材料,包括硅橡胶和硅树脂;以及聚醚基或聚氨酯基粘合剂。使用热固性树脂,如环氧树脂的热固性粘合材料在粘合时需要加热(例如,130'C,30分钟),但是相比于液体粘合剂,操作时间短,且操作能有效地进行,因此可以使用热固性粘合剂。在双面胶带41中,粘合层43A可以是对轮胎2具有优异粘合性能的橡胶基粘合材料,粘合层43B可以是对噪音抑制体10具有优异粘合性能的丙烯酸酯粘合材料。也就是说,粘合层可以用不同的粘合材料形成。高速行驶时,轮胎2的内部温度增加到120°C。因此,不仅在正常时段中,而且在高温时段中,双面胶带41的粘合强度都必须足以得到保证。在后面描述的剥离测试中,优选25。C(常温)时的剥离强度为0.147N/mm(0.015kgf/mm)或更高,125°C(高温)时的剥离强度为0.0588N/mm(0.006kgf/mm)或更高。如图9所示,在剥落测试中,具有与噪音抑制体10相同组成的海绵体薄片45通过7又面胶带41被粘合到具有与橡胶相同组成的橡胶薄片44上。海绵体薄片45为矩形,宽20mm、长120mm、厚10mm。海绵体薄片45在其一个纵向端设置有长度为20mm的非接触部45a。该非接触部45a使用拉伸试验机在相反侧拉伸,剥离产生时的拉力(N)除以宽度20mm所得到的值定义为剥离强度。某些情况下,轮胎2在低于冰点温度的低温下使用。因此,优选双面胶带41即使在-35'C时也要保持柔软。因此,即使测试样品在-35'C时在相反方向上以90度弯曲五次,优选双面胶带41不会在弯曲部破裂。、如图5所示,在包括胎轴线的轮胎子午线横截面中,胎侧噪音抑制体10的表面面积的重心(G)位于从由底面10B到顶端10A的最大高度(T)的中间点T/2到基准面(N)之间的范围(Q)内。优选地,胎侧噪音抑制体10位于比中间点T/2更靠近基准面(N)。最大高度(T)是以直角垂直于基准面(N)的方向上从基准面(N)到顶端IOA的高度。胎侧噪音抑制体10基本上具有相同的横截面形状,并在轮胎圆周方向上延伸。当充入标准内压时,轮胎空腔表面4S1在胎面区域(J)中以弧形弯曲,即,底面10B也以弧形弯曲。在这种情况下,穿过底面10B的相反端的直线为基准面N,且该基准面(N)在垂直于基准面(N)的方向上具有的高度为最大高度(T)。底面10B沿基准面(N)的宽度为(b),顶端IOA的宽度为(a)。作为本发明者进行的各种试验的结果,尽管胎侧噪音抑制体10被粘结,抑制体10在高速行驶时,受到一个取决于抑制体10固定时形状的下降力,且在某些情况下,粘合部分可能会剥离。在这点上,如果胎侧噪音抑制体10的重心(G)设定得更低,则胎侧噪音抑制体IO朝其宽度方向的下落或倾斜行为减小,抑制体10固定到轮胎空腔表面4S1后的稳定性提高,对粘合部分的剥离力变得相当地小。因此,胎侧噪音抑制体10在其粘合后的位置能维持很长时间。在轮胎空腔4的中心部分处,共振能变得最大。因此,如果胎侧噪音抑制体10的重心(G)设定得更低,并使最大高度(T)在垂直方向上比底面10B的宽度(b)更长,则胎侧噪音抑制体10的顶端10A能面对着轮胎空腔4的更中心部分,且噪音能被有效地抑制。噪音抑制体10的轮胎子午线横截面为梯形形状,其宽度从底面IOB朝顶端IOA减小。当采用梯形形状时,胎侧噪音抑制体10的底面10B的宽度(b)对顶端10A的宽度(a)的比率(a/b)为0.3〜0.8,优选0.4〜0.7。各种试验的结果是,如果该比率(a/b)小于0.3,则胎侧噪音抑制体10的锥度变得过大,共振减小效果相对减小;相反,如果该比率(a/b)大于0.8,则尽管共振减小效果很高,但在高速行驶时抑制体容易落下。优选的是,最大高度(T)为0.8~3倍于底面10B的宽度(b),优选1.0~3倍,更优选1.2〜3倍,再优选1.2~2.5倍。如图6(E)所示,胎侧噪音抑制体IO可在其中设置有不同于气泡的中空IOC。由于中空10C实质上增加了胎侧噪音抑制体10的表面面积,因此可以在抑制重量增加的同时,减少道路噪音。