УЗЕЛ, ВКЛЮЧАЮЩИЙ ПНЕВМАТИЧЕСКУЮ ШИНУ И ОБОД
ASSEMBLY MADE UP OF AIR TIRE AND RIM

Уровень техники
Настоящее изобретение относится к узлам, включающим пневматическую шину и обод, в которых в полости шины размещается изготовленный из губчатого материала амортизатор шума (шумоподавитель), снижая тем самым дорожный шум во время движения.
Чтобы снизить дорожный шум во время движения, в публикации проверенной японской патентной заявки No. 3612059 и в японской опубликованной патентной заявке No. 2005-138760 предложено разместить внутри полости шины амортизатор шума, включающий губчатый материал в виде длинной ленты, простирающейся по окружности шины. При этом энергия резонансных колебаний воздуха (полостной резонанс), возникающих в полости шины, может поглощаться и ослабляться амортизатором шума.
Амортизатор шума установлен путем прикрепления нижней поверхности амортизатора шума к поверхности полости со стороны шины или со стороны обода. Это предотвращает перемещение амортизатора шума внутри полости шины и трение его о поверхность полости шины, предотвращает трение амортизаторов шума друг о друга и предотвращает повреждение шины и амортизатора шума.
В амортизаторе шума нагрузка, действующая во время движения, имеет тенденцию концентрироваться на внешней стороне фиксирующей поверхности (нижняя поверхность) в направлении периферии шины. Поэтому существует тенденция возникновения растрескиваний и повреждений губчатого материала вблизи наружной стороны фиксирующей поверхности.
Поскольку мощность автомобилей повышается, а длина автомагистралей возрастает, существует также тенденция роста средней скорости движения автомобилей, и на амортизатор шума, прикрепленный к полости поверхности шины, действует большая сила. В особенности разнонаправленные внешние силы действуют на амортизатор шума, когда автомобиль стартует, тормозит и/или поворачивает. Поэтому в случае пневматической шины, имеющей амортизатор шума, необходимо увеличивать износостойкость амортизатора шума так, чтобы он мог выдержать долгий срок эксплуатации.
В узле, включающем шину и обод и имеющем амортизатор шума, необходимо снизить концентрацию напряжений на внешних сторонах и углах различных деталей амортизатора шума и увеличить износоустойчивость, не ухудшая эффект снижения дорожного шума.
В амортизаторе шума «а» (символы показаны на фиг.10), чтобы увеличить эффективность операции наклеивания к шине при изготовлении амортизатора шума «а», в некоторых случаях к нижней поверхности «as» приклеивают двухстороннюю ленту. Однако когда амортизаторы шума «а», к которым приклеена двухсторонняя лента, упаковывают в ящик и транспортируют с производящей их фабрики на фабрику, производящую шины, положение амортизатора шума «а» в ящике изменяется из-за колебаний и ускорений во время транспортировки. Кроме того, внешний конец «е» (конец в направлении длины) может ударяться о поверхность стенки ящика. В этом случае наружный конец двусторонней ленты обламывается, двусторонние ленты склеиваются между собой, отслаивающаяся бумага отслаивается, клеящая поверхность повреждается и прочность приклеивания ухудшается.
В результате при использовании шины, к которой приклеен такой амортизатор шума «а», приклеенный участок амортизатора шума «а» отслаивается от шины, начиная с внешнего конца «b». Поэтому возникают проблемы, связанные с ухудшением износостойкости амортизатора шума и износостойкости шины. Также ухудшается и внешний вид шины.
Необходимо уменьшить массу по меньшей мере одного из наружных концов «ае» амортизатора шума, чтобы снизить нагрузку, действующую на фиксирующую поверхность, и предотвратить растрескивание или повреждение. Таким образом, как показано на фиг.10, в опубликованной японской патентной заявке No.2005-138760 предложено, чтобы оба наружных конца «ае» амортизатора шума «а» в периферическом направлении шины были выполнены в форме участков наклонной поверхности, имеющих тонкие острые концы.
Сущность изобретения
Основной задачей настоящего изобретения является создание узла, включающего шину и обод и способного увеличить ее износостойкость, не ухудшая эффект снижения дорожного шума.
Настоящее изобретение может обеспечить создание пневматической шины, имеющей амортизатор шума, способный снижать концентрацию нагрузки на амортизатор шума благодаря тому, что в нем предусмотрены толстые выступающие участки и тонкие участки впадин, расположенных между выступающими участками.
В настоящем изобретении предложена обычная структура, которая представляет собой узел, содержащий пневматическую шину и обод, и включает амортизатор шума, в полости которого использован губчатый материал, простирающийся в периферическом направлении (направлении вдоль окружности) шины и имеющий объем V2, составляющий от 0,4 до 20% общего объема V1 полости шины, образуемой ободом и пневматической шиной в сборке с этим ободом,
амортизатор шума включает фиксирующую поверхность, прикрепленную к поверхности, которая окружает полость шины, и свободную поверхность, направленную в сторону полости шины, причем максимальная по величине толщина от фиксирующей поверхности до свободной поверхности находится в диапазоне от 5 до 50 мм, включая толстый выступающий участок и тонкий участок впадины,
по меньшей мере один из наружных концов амортизатора шума в периферическом направлении шины имеет форму наклонного (скошенного) участка поверхности.
Изобретение характеризуется тем, что участок наклонной поверхности включает первую наклонную поверхность, поднимающуюся от фиксирующей поверхности, и вторую наклонную поверхность, простирающуюся от первой наклонной поверхности к свободной поверхности,
угол наклона θ1, образующийся между первой наклонной поверхностью и фиксирующей поверхностью, находится в диапазоне от 60 до 120 градусов, а угол наклона θ2, образующийся между второй наклонной поверхностью и фиксирующей поверхностью, находится в диапазоне от 15 до 70 градусов, и он меньше, чем угол наклона θ1.
Изобретение также характеризуется тем, что свободная поверхность амортизатора шума гофрирована с приданием ей по существу формы трапецеидальной волны, угол которой скошен по дуге, имеющей радиус кривизны от 2,0 до 10,0 мм в направлении ширины, образуя по меньшей мере два выступающих участка и заглубленный участок канавки между ними.
В данном описании "объем V2" амортизатора шума - это кажущийся общий объем амортизатора шума, и он представляет собой объем, определяемый по наружной форме амортизатора шума, имеющего внутренние пузырьки.
"Общий объем V1 полости шины" - это величина, приближенно получаемая по следующему уравнению в состоянии без нагрузки, при котором на узел оказывается нормальное внутреннее давление.
V1=A×{(Di-Dr)/2+Dr}×p
где "А" - это площадь поперечного сечения полости i шины, получаемая при сканировании способом компьютерной томографии находящегося в нормальном состоянии узла, включающего шину и обод, "Di" - это максимальный наружный диаметр поверхности 2i полости шины в нормальном состоянии, "Dr" - это диаметр обода, а "р" - это число Лудольфи [π].
"Нормальное внутреннее давление" - это давление воздуха, определяемое для каждой шины в каждом стандарте в системе стандартов, включая ту, на основе которой изготовлена шина, и оно является максимальным давлением воздуха в случае системы JATMA, максимальной величиной, описанной в "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" (Пределы нагрузки шины при различных давлениях холодной накачки) в случае системы TRA и "INFLATION PRESSURE" (Давление в шине) в случае системы ETRTO. Когда шина предназначена для пассажирского автомобиля, то нормальное внутреннее давление постоянно составляет 200 кПа с учетом частоты использования.
Краткое описание нескольких видов на чертежах
Фиг.1 - это вид в меридиональном сечении, представляющий воплощение узла, включающего пневматическую шину и обод согласно настоящему изобретению;
Фиг.2 - это вид в сечении узла в периферическом направлении;
Фиг.3 - это вид в меридиональном сечении, показывающий пневматическую шину;
Фиг.4 - это вид в сечении амортизатора шума в направлении в ширину;
Фиг.5 - это в увеличенном виде частичное сечение амортизатора шума;
Фиг.6 - это диаграмма, используемая для объяснения опыта на отслаивание;
Фиг.7(А) - это вид сечений в периферическом направлении наклонного участка поверхности наружного конца амортизатора шума, имеющего двухступенчатую форму в месте максимальной толщины, Фиг.7(В) - это вид в сечении другой формы наклонной поверхности.
Фиг.8(А) - это вид в плоскости амортизатора шума, на котором показан скругленный участок, Фиг.8(В) - это вид спереди, а фиг.8(С) - это вид в перспективе;
Фиг.9 - это вид в сечении, показывающий форму и размер поперечного сечения амортизатора шума, использованного при тестировании; и
Фиг.10 - это вид в сечении, показывающий участок наклонной поверхности обычного амортизатора шума.
Подробное описание изобретения
Воплощение настоящего изобретения будет объяснено на чертежах. Как показано на фиг.1, узел 1, включающий пневматическую шину и обод, включает пневматическую шину (в некоторых случаях просто "шину") 3 и амортизатор шума 4, закрепленный в полости i шины, окруженной ободом 2 и шиной 3.
Обод 2 включает кольцеобразное основное тело 2а обода, который заключает участок 3b борта шины 3 и диск 2b в круг, который фиксирует основное тело 2а обода на оси. В качестве обода 2 может быть использован нормальный обод, описанный в таком стандарте, как JATMA.
Шина 3 - это бескамерная шина. Как показано на фиг.3, шина 3 включает участок 3t протектора, пару участков 3s боковины, простирающихся с противоположных концов участка 3t протектора радиально внутрь шины, участки 3b борта, находящиеся на внутренних концах участков 3s боковины. Внутренняя поверхность 3i шины покрыта внутренним покрытием, изготовленным из резины с низкой воздухопроницаемостью. С его помощью создается воздухонепроницаемая полость i шины, образуемая внутренней поверхностью шины 3i и внутренней поверхностью 2i обода. Шина 3 не ограничена внутренним строением или категориями, и допустимы к применению различные шины. Однако в качестве шины предпочтительно принимается шина пассажирского автомобиля, для которого настоятельно требуется тишина в пассажирском салоне, особенно предпочтительна радиальная шина пассажирского автомобиля, имеющая характеристическое отношение (отношение высоты профиля шины к его ширине) 50% или менее.
Шина 3 армирована каркасом 6, простирающимся между участками 3b и 3b борта и брекерным поясом 7, размещенным радиально снаружи каркаса 6 и внутри участка 3t протектора.
Каркас 6 состоит из одного или более (в данном воплощении из одного) каркасного слоя 6А, в котором корды из органического волокна размещены под углом от 70 до 90 градусов относительно периферического направления шины. Оба конца каркаса 6 уложены вокруг бортового сердечника 8. Брекерный пояс 7 состоит из множества (в этом воплощении из двух) брекерных слоев 7А и 7В, в которых стальные корды расположены под углом от 10 до 40 градусов или от 10 до 30 градусов относительно периферического направления шины. Эти стальные корды пересекают друг друга между слоями таким образом, что брекерная жесткость брекерного пояса 7 увеличивается. При необходимости снаружи от брекерного пояса 7 может быть предусмотрен известный ленточный пояс. Строение шины 2 может быть должным образом изменено в случае необходимости или исходя из категории шины.
Далее, амортизатор шума 4 изготовлен из губчатого материала в виде длинной ленты, простирающейся в периферическом направлении шины. Амортизатор шума 4 приклеен со стороны шины к поверхности полости, которая является внутренней поверхностью 3i шины, или со стороны обода к поверхности полости, которая является внутренней поверхностью 2i обода. Амортизатор шума 4 приклеен и зафиксирован в периферическом направлении шины с помощью двусторонней ленты 11. Это предотвращает свободное перемещение амортизатора шума 4 в полости шины во время движения и предотвращает амортизатор шума 4 от повреждения, а эффект подавления резонанса при этом остается стабильным. Предпочтительно, чтобы амортизатор шума 4 был приклеен к внутренней поверхности 3i шины, в особенности к внутренней поверхности 3ti протектора, принимая во внимание характеристики сборки обода. Внутренняя поверхность 3ti протектора означает внутреннюю поверхность участка 3t протектора, который контактирует с поверхностью дороги. В данном описании внутренняя поверхность 3ti протектора включает широкую область TW в аксиальном направлении шины, где размещен по меньшей мере брекерный слой 7. В особенно предпочтительном примере амортизатор шума 4 смонтирован таким образом, что центр его по ширине находится на экваторе шины С.
При таком заклеивании внутренней поверхности 3ti протектора центробежная сила при движении с высокой скоростью направлена радиально наружу. Следовательно, можно эффективно надавливать амортизатором шума 4 на внутреннюю поверхность 3ti протектора с использованием этой центробежной силы и тем самым можно ограничить его движение.
Амортизатор шума 4 имеет по существу постоянную форму поперечного сечения и простирается в периферическом направлении шины. В данном случае причиной, по которой амортизатор шума 4 имеет "по существу" постоянную форму поперечного сечения, является то, что толщина варьируется наклонными участками 30 поверхности, формируемыми, как показано на фиг.2, на обоих концах 4Е в периферическом направлении для увеличения износостойкости.
Губчатый материал, из которого изготовлен амортизатор шума 4, представляет собой губчатую пористую структуру, и является губкой, содержащей непрерывные пузырьки, изготовленные из резины или из синтетической смолы, или тканью (полотном, холстом), изготовленной путем скручивания и плотного соединения животных волокон, растительных волокон и синтетических волокон. Кроме того, в "пористую структуру" входят не только непрерывные пузырьки, но и независимые (отдельные) пузырьки.
Можно предпочтительно использовать губчатую синтетическую смолу, такую как губчатый полиуретан на основе простых эфиров, губчатый полиуретан на основе сложных эфиров, губчатый полиэтилен и губчатую резину, такую как хлоропреновая губчатая резина (губка CR), этиленпропиленовая губчатая резина (губка EPDM) и нитрильная губчатая резина (губка NBR). Среди них предпочтителен губчатый полиуретан, особенно полиуретан на основе простых эфиров, с точки зрения способности подавления шума, легкого веса, регулируемости свойств пузырьков и износостойкости. В этом воплощении в качестве амортизатора шума 3 использован губчатый материал с непрерывными пузырьками, изготовленный из полиуретана.
В зависимости от такого губчатого материала пористый участок на поверхности и/или внутри преобразует колебательную энергию воздуха в тепловую энергию и поглощает энергию, звук (энергия резонанса полости) в полости шины i снижается и снижается дорожный шум. Поскольку губчатый материал легко деформируется (сжимается, изгибается), то губчатый материал по существу не оказывает отрицательного влияния на деформацию шины во время движения. Поэтому можно предотвратить ухудшение стабильности рулевого управления. Удельный вес (плотность) губчатого материала чрезвычайно мал по сравнению с удельным весом твердой резины, и можно предотвратить ухудшение весового баланса шины.
Если удельный вес губчатого материала слишком велик, то вес шины увеличивается, а если его удельный вес слишком мал, то нельзя получить достаточную прочность, и эффект подавления резонанса в полости ухудшается. Ввиду вышесказанного предпочтительно, чтобы нижний предел удельного веса губчатого материала составлял 0,005 или выше, а более предпочтительно 0,01 или выше. Предпочтительно, чтобы величина верхнего предела удельного веса была 0,06 или ниже, 0,04 или ниже, 0,03 или ниже. Удельный вес амортизатора шума 4 обычно выбирают в диапазоне от 0,014 до 0,052.
Предпочтительно, чтобы амортизатор шума 3 представлял собой губку, имеющую твердость в диапазоне от 80 до 150 Н и предел прочности на разрыв в диапазоне от 120 до 160 кПа.
Если твердость находится в указанных границах, то гарантируется соответствующее удлинение амортизатора шума 3. Это удлинение является полезным для широкого распределения нагрузки, когда в амортизаторе шума 3 возникает деформация. Особенно предпочтительно, чтобы твердость губчатого материала была 90 Н или более, а ее верхний предел составлял бы 130 Н или менее, предпочтительно 110 Н или менее.
Когда предел прочности губчатого материала на разрыв находится в указанных границах, устойчивость к нагрузке дополнительно увеличивается. Особенно предпочтительно, чтобы предел прочности на разрыв губчатого материала составлял 130 кПа или более, а верхний предел не является особенно ограниченным, но с точки зрения затрат, производительности и доступности на рынке предпочтительно, чтобы верхний предел составлял 150 кПа или менее.
В настоящем описании твердость губчатого материала - это величина, измеренная в соответствии с методом А (6.3) способа измерения "твердости", определенным в параграфе 6 как "способ испытания мягкого пенополиуретана" по JIS K6400.
Предел прочности губки на разрыв - это величина, измеренная для гантелеобразного испытательного образца типа 1 в соответствии с "пределом прочности на разрыв и удлинение" в параграфе 10 JIS.
Когда внутри полости i шины с помощью компрессора создается высокое давление воздуха, то вода (влага) из воздуха может попасть в полость i шины. Это еще одна причина, по которой подходящим в качестве губчатого материала является губчатый полиуретан на основе простых эфиров, устойчивый к гидролитической деструкции. Предпочтительно, чтобы губчатый материал обладал отталкивающей способностью, чтобы вода не проникала внутрь губчатого материала, когда губчатый материал оказывается влажным. Для предотвращения развития плесени под действием влаги предпочтительно также, чтобы губчатый материал обладал противоплесневыми свойствами. Чтобы снизить токсичность выхлопных газов при сжигании выброшенных шин, особенно предпочтительно изготавливать губчатый материал из материала, не содержащего атомов галогенов.
Объем V2 амортизатора шума 4 находится в диапазоне от 0,4 до 20% общего объема V1 полости шины 1. Если отношение объема V2 амортизатора шума 4 к общему объему V1 полости шины i составляет 0,4% или более, можно ожидать заметного эффекта снижения дорожного шума, примерно на 2 децибела или более.
Это снижение уровня шума явственно может подтвердиться в пассажирском салоне. С этой точки зрения предпочтительно, чтобы объем V2 амортизатора шума 4 составлял 1% или более от общего объема V1 полости i шины, более предпочтительно 2% или более, более предпочтительно 4% или более, более предпочтительно 6% или более и более предпочтительно 7% или более. Если объем V2 амортизатора шума 4 превышает 20% от общего объема V1 полости i шины, то эффект снижения дорожного шума более не увеличивается, стоимость возрастает, а весовой баланс узла 1, включающего шину и обод, имеет тенденцию к ухудшению. С этой точки зрения предпочтительно, чтобы объем V2 амортизатора шума 4 составлял 15% или менее от общего объема V1 полости i шины, а более предпочтительно 10% или менее.
Здесь "объем амортизатора шума" - это видимый (кажущийся) общий объем амортизатора шума, и он представляет собой объем, определенный по наружной форме амортизатора шума, имеющего внутренние пузырьки.
"Общий объем полости шины" приближенно получается как величина V1 в состоянии отсутствия нагрузки, при котором пневматическая шина 2 собрана с нормальным ободом (не показан), и в узле, включающем шину и обод, создано нормальное внутреннее давление.
V1=А×{(Di-Dr)/2+Dr}×p
где "А" - площадь поперечного сечения полости i шины, получаемая сканированием методом компьютерной томографии узла, включающего шину и обод в нормальном состоянии, "Di" - максимальный наружный диаметр поверхности 2i полости шины в нормальном состоянии, "Dr" - диаметр обода, а "p" - число Лудольфа [π].
Далее на фиг.4 показано поперечное сечение амортизатора шума 4 (меридиональное поперечное сечение шины, включая ось шины) в направлении по ширине. Амортизатор шума 4 включает фиксирующую поверхность 4L, которая приклеивается и прикрепляется к внутренней поверхности протектора 3ti, и свободную поверхность 4U, направленную к центру полости i шины. Максимальная величина толщины Т от фиксирующей поверхности 4L до свободной поверхности 4U находится в диапазоне от 5 до 50 мм. В этом воплощении амортизатор шума имеет вытянутую в стороны форму поперечного сечения, для которой ширина W1 фиксирующей поверхности 4L больше, чем максимальная величина Тm ее толщины. Максимальная величина Тm и ширина W1 измерены в таком состоянии, когда амортизатор шума 4 смонтирован на шине 3, но шина еще не собрана с ободом (при нормальной температуре и нормальном давлении). Максимальная величина Тm толщины измерена в направлении, пересекающем фиксирующую поверхность 4L под прямым углом, а ширина W1 измерена вдоль фиксирующей поверхности 4L.
Предпочтительно, чтобы максимальная величина Тm толщины Т составляла 40 мм или менее, более предпочтительно 30 мм или менее и более предпочтительно 25 мм или менее. Если максимальная величина Тm чрезмерно велика, то возникает нежелательная возможность того, что шинный рычаг будет повреждать амортизатор шума 4, когда шина будет собрана с этим ободом или ему подобным, как это пояснено с помощью фиг.6. Если максимальная величина Tm чрезмерно мала, с другой стороны, то возникает нежелательная возможность, что эффект поглощения полостью резонансной энергии ухудшится, и предпочтительно, чтобы максимальная величина Tm составляла 10 мм или более, а более предпочтительно 15 мм или более.
Чтобы предотвратить боковое сваливание шины в полости i шины, предпочтительно, чтобы ширина W1 амортизатора шума 4 составляла 20% или более от ширины TW брекерного пояса 7, более предпочтительно 30% или более, а более предпочтительно 40% или более. Предпочтительно, чтобы ее верхний предел составлял 80% или менее, более предпочтительно 70% или менее, еще более предпочтительно 65% или менее.
Авторы настоящего изобретения осуществили тест по извлечению шины с узлом, в котором на внутренней поверхности 3ti протектора был помещен амортизатор шума, имеющий прямоугольное поперечное сечение, и проверили состояние повреждения амортизатора шума 4. Как показано на фиг.6, тест по извлечению шины осуществляли несколько операторов, используя устройство для смены шин (не показано) и шинный рычаг f. Операторов не предупреждали о существовании амортизатора шума. Было использовано много видов испытуемых узлов, имеющих разнообразные амортизаторы шума с различными максимальными величинами Tm и различными аспектными отношениями (высоты профиля шины к его ширине).
Когда шину 3 вынимают из обода 2, шинный рычаг f вставляют в полость i шины. Глубина, на которую его вставляют, различна и зависит от типов шин (категории, отношения высоты профиля шины к его ширине и тому подобного), методики, применяемой оператором, и привычного времени на эту процедуру. В результате этого теста было обнаружено, что если узел, включающий шину и обод, имел амортизатор шума, в котором максимальная величина Tm толщины ограничивалась 5-50 мм, то число повреждений амортизатора шума было пониженным. Причина состоит в том, что оператор обычно хочет избежать контакта между шинным рычагом f и внутренней поверхностью 3i шины, и поэтому он ограничивает глубину проникновения шинного рычага f. Поэтому когда амортизатор шума имеет малую толщину Т, вероятность такого контакта, разумеется, снижается. Однако в случае плоской шины, имеющей отношение высоты профиля шины к его ширине 50% или менее, существует тенденция, что шинный рычаг f будет часто контактировать с боковой поверхностью амортизатора шума.
Поэтому фиксирующая поверхность 4L изготовлена с толстыми выступающими участками 20 и с тонким участком впадины 21. Как показано на фиг.4, каждый выступающий участок 20 имеет гребень 20t, на котором толщина Т составляет максимальную величину Тm. В этом воплощении участок впадины 21 имеют донные части 21b, расположенные по разным сторонам от выступающего участка 20, и в них толщина Т составляет минимальную величину Ti. То есть свободная поверхность 4U образована гофрированной кривой линией 24, в который волнообразный элемент 23 повторяется в направлении по ширине. Волнообразный элемент 23 включает гребень 20t, дно впадины 21b и наклонные участки 22, простирающиеся от гребня 20t к донным частям 21b впадин. Амортизатор шума 4 достигает минимальной величины Ti на противоположных концах свободной поверхности 4U в направлении по ширине. Минимальная величина Ti ограничена диапазоном от 1,0 до 15 мм.
То есть свободная поверхность 4U простирается вдоль гофрированной кривой 24, и на амортизаторе шума 4 сформированы поочередно толстый выступающий участок 20 и тонкий участок впадины 21. В этом воплощении также оба конца амортизатора шума 4 заканчиваются участками впадины 21 амортизатора шума 4 в направлении по ширине, и толщина обоих концов в направлении по ширине составляет минимальную величину Ti. Если в качестве стандарта толщины взять толщину на средней линии амплитуды KL гофрированной кривой 24, то толстый выступающий участок 20 можно определить как более толстый, чем толщина на средней линии амплитуды KL. Участок впадины 21 можно определить как более тонкий, чем толщина на средней линии амплитуды KL.
Поскольку оба конца амортизатора шума 4 в направлении по ширине сформированы таким образом, то возможность контакта между шинным рычагом f и амортизатором шума 4 устраняется более надежно. Наклонный участок 22 лежит вблизи дуги, по которой движется кончик шинного рычага f. Поэтому даже когда шинный рычаг f контактирует с амортизатором шума 4, сила трения между шинным рычагом f и наклонным участком 22 остается малой. В результате этого кончик шинного рычага не сможет легко вонзиться в амортизатор шума 4. Косвенным образом это позволяет эффективно предотвращать повреждение амортизатора шума 4 и отслаивание амортизатора шума 4 от шины 3.
В этом воплощении амортизатор шума 4 имеет два толстых выступающих участка 20. Благодаря этому, поскольку площадь свободной поверхности 4U увеличивается, может проявиться более высокий эффект подавления резонанса. Поскольку участок впадины 21 образуется между выступающими участками 20, то при контакте шинного рычага f с наклонным участком 22, выступающий участок 20 может легко деформироваться с вдавливанием в направлении по ширине, и можно, следовательно, предотвратить вонзание в него шинного рычага f. Кроме того, когда на участке впадины 21 проявляется эффект теплового излучения, это оказывается полезно для предотвращения термического разрушения амортизатора шума 4.
Число выступающих участков 20 может быть равно единице. Хотя с точки зрения производительности предпочтительно, чтобы гофрированная кривая 24 имела трапецеидальную форму с прямыми линиями, как в этом воплощении, но гофрированная кривая 24 может быть и синусоидальной гофрированной кривой. Далее для гофрированной кривой 24, если ее амплитуда Н слишком мала, площадь свободной поверхности 4U становится малой, и эффект подавления резонанса в полости i шины приобретает тенденцию к снижению, а если площадь поверхности слишком велика, то градиент наклонного участка 22 становится резким, и ухудшается эффективность предотвращения повреждений амортизатора шума 4. С этой точки зрения предпочтительно, чтобы нижний предел амплитуды составлял 4 мм или более, 8 мм или более и особенно 10 мм или более, а верхний предел составлял бы предпочтительно 44 мм или менее, 40 мм или менее, 35 мм или менее и особенно 30 мм или менее. Предпочтительно, чтобы он составлял 20% или более от максимальной величины Тm и более предпочтительно 30% или более, а его верхний предел составлял бы 95% или менее, 90% или менее и более предпочтительно 80% или менее.
Как показано на фиг.7(А), (В) в увеличенном масштабе, наружный конец 4Е амортизатора шума 4 имеет наклонный участок 30 поверхности. Этим подавляется растрескивание и повреждение губчатого материала, возникающее вдоль фиксирующей поверхности 4L. Считается, что растрескивание и повреждение возникают, когда вызванная ускорением нагрузка, приложенная к амортизатору шума 4 во время движения, концентрируется на фиксирующей поверхности наружного конца 4Е в периферическом направлении. Поэтому если собственная масса наружного конца 4Е уменьшится благодаря созданию наклонного участка поверхности 30, то можно уменьшить силу, возникающую вследствие ускорения, и можно предотвратить возникновение растрескивания и повреждения.
Как показано на фиг.7(А), наклонный участок 30 поверхности включает первую наклонную поверхность 30А, поднимающуюся от фиксирующей поверхности 4L, и вторую наклонную поверхность 30В, простирающуюся от первой наклонной поверхности 30А к свободной поверхности 4U. Угол наклона 01, образуемый первой наклонной поверхностью 30А и фиксирующей поверхностью 4L, находится в диапазоне от 60 до 120 градусов. Угол наклона θ2, образуемый второй наклонной поверхностью 30В и фиксирующей поверхностью 4L, находится в диапазоне от 15 до 70 градусов, и он меньше, чем угол наклона θ1. Благодаря тому, что наклонный участок поверхности 30 включает вторую наклонную поверхность 30В, имеющую малый и пологий градиент угла наклона θ2, то можно снизить массу наружного конца 4Е и подавить растрескивание и повреждение.
Чтобы увеличить эффективность процедуры наклеивания на шину 3, амортизатор шума 4 изготавливают в таком виде, чтобы на фиксирующую поверхность 4L была приклеена двусторонняя лента 11. Готовый амортизатор шума, имеющий двустороннюю ленту, упаковывают в ящик и транспортируют с производящей его фабрики на фабрику, производящую шины, с помощью грузовика. Во время транспортировки амортизатор шума 4 изменяет свое положение в ящике из-за колебаний и ускорения, а кончик Р, пересекающийся с наклонным участком поверхности 30 и фиксирующей поверхностью 4L, может ударяться о внутреннюю поверхность стенок ящика. Если кончик Р сильно деформируется при соударениях, то двусторонняя лента 11 повреждается вблизи кончика Р и слегка скручивается. Двусторонние ленты 11 склеиваются между собой, отслаивающаяся бумага отслаивается, а клеящая поверхность ухудшается.
В результате этого приклеенный участок амортизатора шума 4 отслаивается от шины 3, начиная с кончика Р, и возникает проблема возможного снижения износостойкости амортизатора шума 4 и износостойкости шины 3.
Поскольку на участке наклонной поверхности 30 по этому воплощению имеется первая наклонная поверхность 30А, то между второй наклонной поверхностью 30В и фиксирующей поверхностью 4L возникает большой угол наклона 01 и резкий градиент. Поэтому кончик Р может быть прочным, и можно избежать случаев, когда кончик Р деформируется во время транспортировки, т.е. когда двусторонняя лента 11 повреждается вблизи кончика Р и слегка скручивается. Можно избежать проблем, когда двусторонние ленты 11 склеиваются между собой, а отслаивающаяся бумага отслаивается. Можно избежать ухудшения силы склеивания на кончике Р и ухудшения внешнего вида, которое может произойти из-за деформации.
Если угол наклона θ1 составляет менее 60 градусов, то эффект предотвращения деформации кончика Р не может проявиться. Если этот угол превышает 120 градусов, то вес наклонного участка поверхности 30 не снижается, и эффект подавления растрескивания/повреждения вблизи фиксирующей поверхности 4L оказывается недостаточным. Следовательно, нижний предел угла наклона θ1 предпочтительно составляет 70 градусов или более и более предпочтительно 80 градусов или более, а верхний предел составляет предпочтительно 110 градусов или менее и более предпочтительно 100 градусов или менее.
Если угол наклона θ2 составляет менее 15 градусов, то количество губки на наклонном участке поверхности 30 оказывается слишком мало, и ухудшается эффект снижения дорожного шума. Если этот угол превышает 70 градусов, то эффект подавления растрескивания/повреждения оказывается недостаточным. С этой точки зрения предпочтительно, чтобы нижний предел угла наклона 02 составлял 30 градусов или более, а верхний предел составлял 60 градусов или менее, а более предпочтительно 50 градусов или менее.
Чтобы предотвратить деформацию кончика Р, предпочтительно, чтобы высота пересечения Q между первой наклонный поверхностью 30А и второй наклонной поверхностью 30В в радиальном направлении от фиксирующей поверхности 4L находилась бы в диапазоне от 3 до 15 мм. Если эта высота меньше 3 мм, то эффект предотвращения деформации кончика Р оказывается недостаточным, а если эта высота превышает 15 мм, то эффект подавления растрескивания/повреждения не проявляется. Высота h составляет 80% или менее от максимальной величины толщины Тm.
Кончик Р заметно деформируется в верхней точке J (показанной на фиг.8), в которой пересекаются боковая поверхность 4S амортизатора шума 4, первая наклонная поверхность 30А и фиксирующая поверхность 4L. Поэтому в одном воплощении создан скошенный участок 32, который срезает верхнюю точку J, и таким образом дополнительно подавляется деформация кончика Р. Длина La скошенного участка 32 и длина Lb скошенного участка 32 в периферическом направлении предпочтительно находятся в диапазоне от 3 до 10 мм. Скошенный участок 32 может представлять собой либо наклонную поверхность, либо дугообразную поверхность.
В отличие от этого воплощения наклонному участку поверхности 30 наружного конца 4Е шины может быть придана клиновидная форма, толщина которой к концу постепенно уменьшается в периферическом направлении, как это показано на фиг.7(В). Угол θ клиновидного участка, образованный фиксирующей поверхностью 4L и свободной поверхностью 4U, является острым. Угол θ предпочтительно находится в диапазоне от 15 до 70 градусов. Предпочтительно, чтобы на его вершина имелась концевая поверхность 30С, которая была бы обрезана по существу перпендикулярно к фиксирующей поверхности 4L. Концевая поверхность 30С может эффективно увеличивать прочность обоих концов 4Е амортизатора шума 4 и эффективно предохранять амортизатор шума 4 от порезов, переломов и повреждений во время транспортировки или хранения. Концевая поверхность 30С не особенно ограничена, но высота S концевой поверхности составляет предпочтительно 3 мм или более и более предпочтительно 4 мм или более, а верхний предел составляет 30% или менее от максимальной величины Тm.
В качестве двусторонней ленты используют всевозможные ленты на таких листовых основах, как ткань, с клеящими слоями на обеих поверхностях либо с одним клеящим слоем. В этом воплощении использована упомянутая выше двусторонняя лента.
Двусторонняя лента не имеет особых ограничений, но предпочтительно используется лента, имеющая предел прочности на разрыв 5 Н/10 мм или более и меньше 10 Н/10 мм. Предел прочности на разрыв двусторонней ленты измерен в соответствии со "способом испытания предела прочности на разрыв клейких лент" по JISZ0237. Например, если желательно снять амортизатор шума 4 с пневматической шины 2, чтобы повторно использовать шину, то необходимо, чтобы сама двусторонняя лента 5 имела предел прочности на разрыв определенного уровня. Если предел прочности на разрыв двусторонней ленты составляет менее 5 Н/10 мм, то существует возможность, что сама лента порвется, когда ее будут снимать, а удалить амортизатор шума 4 с поверхности 2i полости не удастся. Если предел прочности на разрыв двусторонней ленты равен или выше 10 Н/10 мм, то ее стоимость возрастает, а это не подходит для массового производства.
Хотя в данном воплощении используется амортизатор шума 4 с двусторонней лентой, в процедуре наклеивания могут быть использованы клеи.
В качестве клеев с удобством могут быть использованы клеи растворного типа, в которых синтетический каучук растворен в органическом растворителе, или жидкие клеи на основе синтетического каучука такого типа, как латекс, которые представляют собой водные дисперсии.
Как показано на фиг.4 в увеличенном масштабе, свободная поверхность 4U амортизатора шума 3 имеет скошенный участок 40, на котором углы скошены в форме дуги, имеющей радиус кривизны от 2,0 до 10,0 мм. Скошенный участок 40 включает наружный скошенный участок 40а, в пределах которого пересекаются между собой гребень 20t и наклонный участок 22, и внутренний скошенный участок 40b, в пределах которого пересекаются между собой наклонный участок 22 и дно впадины 21b.
Таким образом, наружный скошенный участок 40а включает центр радиуса кривизны Ra на боковой стороне амортизатора шума 4. Внутренний скошенный участок 40b имеет такой центр снаружи амортизатора шума 4. Наружный скошенный участок 40а включает центр с радиусом кривизны Rb на боковой стороне амортизатора шума 4. Внутренний скошенный участок 40b имеется на каждой из обеих сторон выступающего участка 20 в направлении его ширины. Внутренний скошенный участок 40b имеется на каждой из обеих сторон участка впадины 21 (только одна внутренняя сторона участка впадины 21 обоих концов в направлении ширины).
Поскольку свободная поверхность 4U имеет по существу форму трапецеидальной волны со скошенным участком 40 на углу, то концентрация нагрузки на каждый угол уменьшается, даже когда на шину действует внешняя сила и шина деформируется. Следовательно, начальное растрескивание на углу может быть надолго подавлено, и износостойкость амортизатора шума увеличивается.
Когда радиус кривизны R скошенного участка 40 составляет менее 2 мм, то возникает тенденция концентрирования нагрузки на внутреннем углу амортизатора шума 4 и возникает возможность начального растрескивания. Если радиус кривизны R скошенного участка 40 превышает 10 мм, то форма амортизатора шума 4 искажается, а внешний вид ухудшается. Далее площадь свободной поверхности 4U амортизатора шума 4 уменьшается, и возникает возможность того, что эффект резонансного поглощения энергии полостью не будет получен в достаточной мере. С этой точки зрения предпочтительно, чтобы радиус кривизны R составлял 2,5 мм или более, более предпочтительно 3,0 мм или более, а его верхний предел составлял бы 8,0 мм или менее, более предпочтительно 7,0 мм или менее, а более предпочтительно 6,0 мм.
В этом воплощении период L по существу трапецеидальной волны свободной поверхности 4U составляет 1/2 от ширины W1 амортизатора шума 4, но изобретение этим не ограничено. Форма поперечного сечения амортизатора шума 4 по существу постоянна в периферическом направлении шины.
Что касается радиуса R, то на фиг.5 показано, что радиус кривизны Ra наружного скошенного участка 40а может быть меньше, чем радиус кривизны Rb внутреннего скошенного участка 40b. Поскольку наружный скошенный участок 40а выступает в полость i шины, то наружный скошенный участок 40а может контактировать с воздухом в полости i шины. Однако нагрузка имеет тенденцию концентрироваться на внутреннем скошенном участке 40b, например, когда амортизатор шума 4 катится вбок. Следовательно, если выбраны радиусы кривизны Ra<Rb, то эффект снижения дорожного шума может увеличиться, и износостойкость амортизатора шума 4 может еще более увеличиться.
Отношение (Ra/Rb) радиуса кривизны Ra наружного скошенного участка 40а к радиусу кривизны Rb внутреннего скошенного участка 40b особо не ограничено, но если это отношение слишком мало, то возможность станочной обработки губчатого материала ухудшается. Если отношение (Ra/Rb) слишком велико, то ухудшается эффект снижения дорожного шума и возникает возможность возникновения растрескивания или тому подобного на внутреннем скошенном участке 40b. С этой точки зрения предпочтительно, чтобы отношение (Ra/Rb) составляло 0,1 или более, а более предпочтительно 0,3 или более, и его верхний предел составлял бы 0,9 или менее, а более предпочтительно 0,8 или менее.
Хотя подробно было описано особенно предпочтительное воплощение настоящего изобретения, но изобретение не ограничено проиллюстрированным воплощением и может быть по-разному модифицировано и осуществлено.
Пример 1
(1) Тест амортизатора шума:
В качестве опытных образцов были использованы амортизаторы шума 4 с двусторонними лентами 11, имеющие размер поперечного сечения, показанный на фиг.9, у которых оба наружных конца 4Е в периферическом направлении были изготовлены с наклонными участками 30 поверхности, характеристика которых показана в таблице 1.
В качестве опытных образцов были использованы сто амортизаторов шума 4, и пять из них были сложены в виде одного блока в два слоя. Десять таких блоков были упакованы в ящики с внутренними размерами (ширина 540 мм × высота 335 мм × длина 1990 мм), и их транспортировали из префектуры Айчи в префектуру Фукушима. Амортизаторы шума 4 везли таким образом, чтобы в длину они лежали поперек направления движения грузовика.
Амортизаторы шума 4 были проверены после транспортировки, и те амортизаторы шума, от которых отслаивающаяся бумага отслоилась на кончике Р наклонного участка 30 поверхности, были расценены как поврежденная продукция, и было проведено сравнение доли поврежденной продукции.
Каждый из амортизаторов шума 4, который не был поврежден, приклеили к внутренней поверхности 3ti протектора шины (размер шины 215/45R17), и было проведено испытание износостойкости на барабане.
В качестве губчатого материала был использован губчатый полиуретан на основе простых эфиров, имеющий удельный вес 0,039 (продукт No. ESH2), производства INOAC CORPORATION.
В качестве двусторонней ленты была использована продукция (продукт N0.5000NS) производства NITTO DENKO.
Длина губки составляла 1820 мм.
(2) Испытание износостойкости на барабане:
Был использован барабан (диаметром 1,7 м), имеющий два выступа. Барабан изготовлен с двумя выступами на наружной периферической поверхности, имеющими трапецеидальное поперечное сечение (высота 15 мм, нижнее дно 40 мм, верхнее дно 20 мм).
Шина, оснащенная амортизатором шума, была запущена в движение по имеющему выступы барабану на 10000 км в следующих условиях: внутреннее давление 230 кПа, обод 17 Х 7JJ, нагрузка 6,2 кН: в 1,2 раза превышает максимальную нагрузку, указанную в JATMA, скорость 60 км/час.
Наличие или отсутствие возникновения растрескивания или повреждения наружного конца амортизатора шума в периферическом направлении проверяли через каждые 1000 км и определяли общую длину пробега, при которой возникало растрескивание или повреждение.
Как показано в таблице 1, можно утверждать, что узел согласно этому воплощению способен подавлять возникновение растрескивания или повреждения амортизатора шума на наружном конце в периферическом направлении шины при сохранении эффекта снижения дорожного шума и способен увеличивать износостойкость амортизатора шума.
Таблица 1
Контр. обр.
Сравн. обр.1
Вопл. 1
Вопл.2
Вопл.3
Вопл. 4
Вопл.5
Вопл. 6
Вопл.7
Участок наклонной поверхности
Первая наклонная поверхность
O
O
O
O
O
O
O
O
O
Угол наклона θ1 (град.)
45
50
60
70
80
90
100
110
120
Вторая наклонная поверхность
X
O
O
O
O
O
O
O
O
Угол наклона θ2 (град.)
-
45
45
45
45
45
45
45
45
Высота h пересечения Q (мм)
20,0
11,8
7,9
6,1
5,0
4,3
3,7
3,2
Скошенный участок
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Доля поврежд. продукции (%)
14,6
9,6
5,0
4,2
3,3
2,9
2,1
1,3
1,3
Износостойкость (Общая длина пробега в км)
10000
10000
10000
10000
10000
10000
10000
10000
8000
Сравн. обр. 2
Сравн. обр. 3
Вопл. 8
Вопл. 9
Вопл. 10
Вопл. 11
Вопл. 12
Вопл. 13
Вопл. 14
Участок наклонной поверхности
Первая наклонная поверхность
O
O
O
O
O
O
O
O
O
Угол наклона θ1 (град.)
130
140
90
90
90
90
90
90
90
Вторая наклонная поверхность
O
O
O
O
O
O
O
O
O
Угол наклона θ2 (град.)
45
45
45
45
45
45
45
45
45
Высота h пересечения Q (мм)
2,7
2,3
3,0
6,0
9,0
12,0
15,0
18,0
20,0
Скошенный участок
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Доля поврежд. продукции (%)
1,3
0,8
4,2
2,9
2,5
1,3
0,4
0,0
0,0
Износостойкость
3000
2000
10000
10000
10000
10000
8000
2000
2000
(Общая длина пробега в км)
Вопл. 15
Вопл. 16
Вопл. 17
Вопл. 18
Вопл. 19
Вопл. 20
Вопл. 21
Вопл. 22
Вопл. 23
Участок наклонной поверхности
Первая наклонная поверхность
O
O
O
O
O
O
O
O
O
Угол наклона θ1 (град.)
85
85
85
90
90
100
100
90
90
Вторая наклонная поверхность
O
O
O
O
O
O
O
O
O
Угол наклона θ2 (град.)
45
45
45
60
60
45
45
45
45
Высота h пересечения Q (мм)
5,5
11,0
15,3
8,7
13,9
4,3
8,5
5,0
5,0
Скошенный участок
X
X
X
X
X
X
X
O (5×5)
O (R10)
Доля поврежд. продукции (%)
1,3
0,8
4,2
2,9
2,5
1,3
0,4
0,0
0,0
Износостойкость
3000
2000
10000
10000
10000
10000
8000
2000
2000
(Общая длина пробега в км)
В таблице "Контр. обр." означает "контрольный образец", "Сравн. обр." означает "сравнительный образец", "Вопл." означает "воплощение". "О" означает «существует», "X" означает «не существует».
Пример 2
В качестве опытных образцов были использованы пневматические шины, имеющие амортизаторы шума, соответствующие спецификации, показанной в таблице 2.
Были использованы пневматические шины, имеющие амортизаторы шума, имеющие по существу те же характеристики, что и использованные в первом воплощении.
Размер шины: 215/45ZR17
Ширина BW брекерного пояса: 166 мм
Давление воздуха: 230 кПа
Размер обода: 17 х 7JJ
Амортизатор шума
Подробное описание угла свободной поверхности показано в таблице 2.
Длина L в периферическом направлении шины: 1840 мм
Оба конца были обрезаны под углом сужения θ, равным 45 градусам, и конец был обрезан на S=5 мм (Фиг.7(В)).
Способ фиксации: длинный амортизатор шума был изогнут вдоль протекторного участка, поверхности полости шины и приклеен с помощью двусторонней ленты ("E700" производства Ebisu-chemical со.).
Двусторонняя лента имела тот же размер, что и фиксирующая поверхность амортизатора шума.
Способ испытания был следующим:
<Показатель дорожного шума>
3
Пневматические шины, имеющие амортизаторы шума, были собраны с ободами и установлены на всех колесах японского автотранспортного средства FF с объемом двигателя 2000 см.
Автотранспортное средство двигалось по дорожке для измерения дорожного шума (дорожка, покрытая грубым асфальтом) со скоростью 60 км/час.
Шум в пассажирском салоне регистрировал микрофон, размещенный в положении наушника со стороны сидения водителя, и была измерена пиковая величина давления звука при колонном резонансе звука в узкой полосе в области 230 Гц.
Произведенная оценка показана как величина увеличения/уменьшения при использовании сравнительного примера в качестве стандарта.
Здесь 0 (ноль) означает совпадение со стандартом, а + (плюс) означает, что дорожный шум увеличился.
<Износостойкость>
Автотранспортное средство пробегало по барабану (диаметром 1,7 м) расстояние 2000 км, 4000 км, 6000 км и 8000 км соответственно. Барабан имел два выступа (высотой 15 мм и шириной 15 мм), которые расположены под углом 180 градусов друг к другу.
Наличие или отсутствие повреждений амортизатора шума проверяли визуально.
Поврежденный амортизатор шума показан знаком X, а неповрежденный амортизатор шума показан знаком 0.
После того как обнаруживалось, что амортизатор шума поврежден, испытание прекращали.
Внутреннее давление: 230 кПа,
Нагрузка: 6,2 кН (в 1,2 раза больше максимальной величины, предусмотренной JATMA)
Скорость движения: 80 км/час
Результаты испытания показаны в таблице 2.
В результате испытания было установлено, что пневматические шины, имеющие амортизаторы шума согласно этим воплощениям, продемонстрировали как отличный эффект снижения дорожного шума, так и износостойкость.
Таблица 2
Сравн. обр.4
Сравн. обр.5
Вопл. 24
Вопл. 25
Вопл. 26
Вопл. 27
Вопл. 28
Радиус кривизны наружного скошенного участка Ra (мм)
0 (некруглый)
1,5
2,0
4,0
6,0
4,0
3,0
Радиус кривизны внутреннего скошенного участка Rb (мм)
0 (некруглый)
1,5
2,0
4,0
6,0
6,0
6,0
Отношение (Ra/Rb)
-
1,0
1,0
1,0
1,0
0,67
0,5
Показатель дорожного шума (дБ)
базовый
+0,1
+0,1
+0,2
+0,4
-0,1
-0,2
Износостойкость
2000 км
Х
0
0
0
0
0
0
4000 км
-
X
0
0
0
0
0
6000 км
-
-
X
0
0
0
0
8000 км
-
-
-
X
0
0
0