局部的導電橡膠的製作方法
2023-06-04 02:59:26
專利名稱：局部的導電橡膠的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於安裝在運輸車輛上的輪胎領域。更具體地說，涉及由橡膠混合物(rubber mixes)製成的輪胎中的電荷流動的問題，而橡膠混合物是很差的導電體。
背景技術：
為了改善滾動阻力和減少燃料消耗，現代輪胎包含有作為主要的填充物、含有諸如二氧化矽一類的不導電填充物的混合物；或者甚至包含有帶有少量的碳黑的混合物。
這種混合物廣泛用於生產輪胎外胎面，這種混合物的優點是可改善在乾燥、潮溼或結冰地面上的抓地特性，以及耐磨損和運轉噪聲方面的性能。作為一個說明例子，在歐洲專利申請EP0507227B1中說明了這種形式的輪胎。
然而，這些混合物的使用伴隨著如下難題，這就是當汽車行駛時靜電的積累，和由於構成外胎面的該混合物的電阻率非常高，這些電荷不能放出至地面中。在某些特定的條件下，當乘車者觸摸車體時，積累在輪胎中的靜電會給與他討厭的電擊。由於放電產生的臭氧，這種靜電還可加速輪胎的老化。因為靜電產生的幹擾，根據地面性質和車輛性質的不同，靜電還可使車上的無線電誤動作。
因此，提出了許多方法，以使電荷可從胎冠體(crown block)流至地面中。
美國專利申請5518055號說明了一種輪胎，其用導電性非常低的混合物製成的外胎面上塗敷一個細緻的導電混合物層。這個層與本身導電的胎壁混合物接觸，可使電荷流出。
另一種方法公布在EP0658452A1申請中。它說明了添加由導電橡膠混合物製成的混合物帶(strip of mix)或襯墊(insert)。該帶在輪胎的全圓周上沿徑向延伸，並且將外胎面的外表面與帘布襯層、胎體增強件、或與輪胎外胎面接觸的任何其他部分之一相連接。該外胎面為良好的導電體，其必要的導電性是由於有適當的碳黑得到的。
如在專利EP0925903B1或EP0963302B1中所述，根據該外胎面是否包括導電性或導電性非常差的材料的一個或多個層，可對這個原理作許多改進。
然而，所有這些方法的目的是使外胎面的外表面與鄰近該外表面的胎冠的內部區域的一部分胎壁接觸，所述的一部分為例如胎壁、胎冠增強帘布層或胎體增強帘布層，該所接觸的部分具有導電性。電荷通過與車輪輪緣(rim)接觸的胎圈(bead)區域漏出至地面中，電荷是通過與汽車連接的車輪輪緣，然後通過構成胎體增強帘布層或胎壁保護橡膠沿著該胎壁流向胎冠區域的內部部分，最後從該胎冠區域的所述內部部分，通過胎冠增強件和外胎面流入地面。
然而，最近的目的在於改善滾動阻力的輪胎的開發，導致在形成輪胎的主要成分中，使用基於二氧化矽的混合物或碳含量很低的混合物，並且可以在輪胎使用過程中，進行機械作業。這可適用於用以製造外胎面、胎壁、胎體增強帘布層或胎冠增強帘布層、胎冠增強成型件(crown-reinforcing profiled element)和胎圈增強成型件(bead-reinforcing profiled element)的混合物，以及內部密封橡膠。因此，所有這些材料的特徵都是導電性非常低。
只有其功能是保證車輪輪緣和輪胎下部(lower part)之間接觸的，用包含碳基填充物的混合物製成的部分仍具有導電性質，所述部分為例如胎圈增強環或胎圈保護橡膠。
發明內容
本發明的目的是要提供在基本上由導電性非常低的混合物製成的輪胎中的電荷的傳導的解決方案。
然而，如後面可看出那樣，本發明同時涉及了包圍形成壓力空氣空間以支承負荷的外胎和所謂非充氣輪胎。後者由一個或多個自身支承件構成，如在專利EP1056604中的實施例所述。
導電性非常低的材料是指電阻率大於或等於108Ω/cm的材料。同樣，導電材料是指電阻率小於106Ω/cm的材料。這些材料具有適當的彈性，並且可以具有如橡膠一樣的性質，也可以不具有如橡膠一樣的性質。
因此，總體而言，本發明可用於輪胎上，該輪胎用於安裝在自身導電的車輪上並設計用於支承負荷，所述輪胎由下列部分構成—胎冠區域(S)，其外表面用於接觸地面，且包括用以保證地面和胎冠區域的內面部分(internal part)之間導電的裝置；—胎圈區域(B)，其保證車輪和輪胎之間接觸，其與車輪接觸的組成部分(5)具有導電性；和—胎壁區域(F)，其使該胎冠區域(S)和胎圈區域(B)相連接。
該輪胎具有如下特徵，—該胎壁區域(F)的組成部分由導電性非常低的材料製成；—該輪胎包括至少一個厚度和寬度小的且由導電材料製成的導電帶(8)，該導電帶(8)沿著一條從與它接觸的胎冠區域(S)的所述內面部分，延伸至胎圈區域(B)的通道布置，該胎邊區域(B)則與所述組成部分(5)接觸，而所述組成部分(5)和車輪接觸。
下面，將對本發明在氣壓式輪胎中的應用進行說明，其中該胎冠區域(S)包括由至少一個胎冠增強帘布層組成的一個圓周胎冠增強件、以及環繞著該胎冠增強件配置的外胎面；外胎面的外表面與地面接觸，所述胎冠區域與兩個未端固定在該胎圈區域(B)上的胎體增強帘布層連接；所述胎邊區域包括胎圈保護橡膠，可保證與車輪接觸且由導電材料製成。另外，該胎體增強帘布層、該胎壁區域可以包括保護該輪胎不受橫向衝擊的一個成型件(profiled element)。
用於製造胎壁保護和胎體增強帘布層橡膠的混合物的導電性很低。另外，由於胎體增強帘布層構成一個絕緣體，其組成部分(例如密封橡膠)徑向位於其下面，因此，在這些條件下，在胎冠區域S和胎圈區域B之間沒有導電通道。
用於製造外胎面或胎冠增強件的混合物是導電的還是具有非常低的導電性無關緊要。在後一種情況下，從先前技術已知，輪胎包括可使電荷從外胎面的內側外表面流至其徑向內表面的裝置。電荷可以僅通過外胎面，或通過胎冠增強件和外胎面從胎冠區域的內部流至地面。
用於製造胎圈保護橡膠的混合物是導電性的。
厚度和寬度很小的、由優選具有橡膠性質的和導電特性的材料製成的導電帶沿著徑向通道配置，該通道從導電帶所接觸的胎冠區域S的所述內面部分延伸至胎圈區域B，在那裡其與接觸車輪的組成部分接觸。
根據用於製造胎冠增強件的混合物是否導電，與該胎冠區域的內部部分接觸的導電帶的末端被放置在該胎冠增強件的上面或下面，以使電荷可通過由該胎冠增強件外胎面形成的組件、或直接通過外胎面在該帶的末端和地面之間流動。根據用於製造外胎面的混合物的特性，外胎面可以帶有或不帶有徑向放置在外胎面的表面和所述內部部分之間的襯墊。
通過閱讀對實施例的說明並參照附圖，可以更清楚地了解本發明的優點和特性。其中圖1為一個輪胎的徑向的半個截面，其中只有用於胎圈保護橡膠和襯墊的混合物是導電的；圖2為與圖1的半個截面比較的輪胎徑向半個截面，其包括導電帶的第一個變型實施例；圖3為與圖1的半個截面比較的輪胎的徑向半個截面，其包括導電帶的第二個變型實施例；圖4為與圖1的半個截面比較的輪胎的徑向半個截面，包括導電帶的第三個變型實施例；圖5為輪胎的徑向半個截面，其中胎冠增強件和外胎面使用導電混合物製成；圖6為輪胎的徑向半個截面，其中，胎冠增強件使用導電混合物製成，外胎面使用導電性非常低的混合物製成；圖7為輪胎的徑向半個截面，其中，外胎面和胎冠增強件使用導電性非常低的混合物製成，而底層(underlying layer)由導電混合物製成；圖8為由自支承件製成的非充氣輪胎的徑向截面，其中自支承件不導電。
具體實施例方式
圖1所示的輪胎包括一個胎體帘布層1，通過將其兩個末端10圍繞胎圈增強環2捲起而得以固定。橡膠6保護胎壁。胎冠增強件3由幾個相互徑向疊置環形的胎冠增強帘布層31、32、33、34組成。外胎面4包括磨損層41和底層42。由於它們由導電性非常低的材料製成，因此外胎面和該底層在整個圓周上被導電的襯墊43徑向地穿過。為了支承(71)該帘布層的所述末端或分離該帘布層的所述末端，胎冠增強成型件7布置在胎冠增強帘布層的軸向末端。成型件9保證充滿胎圈區域。胎圈保護橡膠5使胎圈區域和車輪輪緣之間接觸。
虛線分別圈出了胎冠區域S、胎圈區域B和胎壁區域。
在這個例子中，只有製造胎圈保護橡膠5和襯墊43所需的混合物為導電性的。因此，電荷不能自由地在胎冠區域S和胎圈區域B之間流動。
為了保證胎冠區域和胎圈區域之間的電荷傳導，在胎壁保護橡膠和胎體增強件之間布置導電帶8，使該帶的一個末端與胎圈保護橡膠5接觸，其另一個末端與襯墊43的一部分接觸。該襯墊部分與外胎面的徑向內表面相交，並且相應於徑向上最靠近該輪胎的迴轉軸線的外胎面部分。
寬度和厚度很小的導電帶8由導電混合物製成。該帶的寬度範圍可以從幾毫米直至2或3釐米，這取決於生產和使用所述帶的方式。這不排除生產寬度更小或更大的帶。同樣，非定性地，該厚度範圍可從1/10或2/10mm～1或2mm，該範圍也是由生產方法和使用決定的。
圖2所示的實施例包括第一個導電帶81，該導電帶81布置在胎壁保護帶的底下，並且其一個末端與胎圈保護橡膠5的內表面接觸。第二個導電帶82布置在外胎面底下，其一個末端與襯墊43接觸，襯墊43止於外胎面4、41、42的徑向內表面上的。在將所述胎體從基本上為圓柱形作成環形形狀後，在將胎冠裝配在胎體上的過程中，該導電帶81和82的二個自由端被布置成互相接觸。
圖3所示的實施例是這樣製成的——將第一導電帶81敷設在胎體增強帘布層上，並折起該導電帶82圍繞胎冠增強件3，以使該末端與先前放在胎體增強帘布層1上的導電帶81的末端接觸；該導電帶82的一個末端與襯墊43的部分接觸，其中襯墊43的該部分與胎面4的徑向內表面相交。
如圖4所示，當胎壁6的末端放置在外胎面4的側翼底下時，一個末端與胎體增強橡膠5接觸的導電帶81，可以圍繞著胎壁保護橡膠的徑向外端捲起，使導電帶81的末端與布置在外胎面下面的導電帶82的末端接觸；導電帶82的另一個末端與襯墊43的部分接觸，而襯墊43的該部分和外胎面的徑向內表面相交。
所有這些實施例都要求胎冠和成形的胎體應以足夠的圓周精度裝配，以便使導電帶81和82的末端可以接觸。
如圖5所示，當用於製造外胎面4和輪周增強件3的混合物為導電性時，該導電帶的末端足以與胎冠增強件3的徑向內面部分接觸。電荷從與該胎冠增強件的徑向內部部分接觸的導電帶8的末端，直接流過胎冠增強件3和外胎面4。
圖6所示為一個類似的結構。當外胎面4由導電性非常低的混合物構成但所述外胎面4包括由導電混合物製成的一個圓周襯墊43時，這種結構就足夠了；其中所述襯墊在整個所述外胎面4的厚度上徑向配置，並與胎冠增強件3的徑向外部部分接觸。這樣，電荷流過該胎冠增強件3和襯墊43。
圖7所示的最後結構表示一個輪胎外胎；在該輪胎中，外胎面41和胎冠增強件3由導電性非常低的混合物製成，而下面的層42由導電的混合物製成。外胎面包括襯墊43，可使電荷在地面和底層42之間流動。
在這些條件下，為了使電荷流動，只需導電帶81的一個末端與底層42接觸，而另一個末端與胎圈保護橡膠5的內表面接觸就夠了。
實現這個最後的方案是特別有利的，因為當使胎冠體相對於成形胎體在圓周上定向時，不需要採取特殊的預防措施。另外，底層42可以由只有十分之幾mm厚的簡單的連接橡膠構成，並帶有所有所希望的導電性質。
導電帶8、81、82是放置在輪胎的一個側面上，還是放置在另一個側面上，或是放置在二個側面上都沒有關係。
同樣，完全可以通過在所希望的通道上噴射由導電混合物製成的橡膠溶液，形成與上述相同的和與放置一個導電帶等價的導電通道。這個薄的溶液層具有與厚度很小的導電帶相同的導電性質，並可利用噴射或刷子放置在規定位置。
上述實施例的目的是要說明實現本發明的具體方法和可以適用於製造輪胎的各種最普通的方法中。因此，在不偏離本發明的概念的條件下，在這個領域從事工作的人可以毫無困難地找到更多具體實現的適用方法。
在本發明的範圍內，還有一種如圖6所示的非充氣輪胎。該輪胎由導電性非常低的自支承件構成；通過在支承外胎面4的胎冠S的部分和胎圈區域之間配置由導電材料製成的帶8，可使該輪胎有導電性；其中裝置5用於將該輪胎固定在車輪上，所述裝置是導電性的。
權利要求
1.一種用於安裝在車輪上和支承負載的輪胎，它由以下部分組成—胎冠區域(S)，其具有用以接觸地面的外表面和胎冠區域的內面部分；—胎圈區域(B)，用以保證車輪和輪胎之間的接觸，其與車輪接觸的組成部分(5)為導電性的；和—胎壁區域(F)，用以連接胎冠區域(S)和胎圈區域(B)；其特徵在於，—該胎壁區域(F)的組成部分由導電性非常低的材料製成；—該輪胎包括至少一個厚度和寬度很小的、由導電材料製成的、和徑向沿著一條通道放置的導電帶(8)；該通道從與它接觸的胎冠區域(S)的所述內面部分延伸至胎圈區域(B)，並在胎圈區域(B)與用以接觸車輪的所述組成部分(5)相接觸。
2.如權利要求1所述的輪胎，其特徵在於，該胎冠區域(S)包括由至少一個胎冠增強帘布層組成的一個環形胎冠增強件(3，31，32，33，34)；和環繞該胎冠增強件配置的外胎面(4，41，42)；外胎面的外表面與地面接觸，所述胎冠區域連接在兩未端固定在該胎圈區域(B)上的胎體增強帘布層(1)上；所述胎圈區域包括胎圈保護橡膠(5)，用以保證與車輪接觸且由導電材料製成，從而形成充氣輪胎。
3.如權利要求2所述的充氣輪胎，其特徵在於，外胎面(4，41，42)是導電性的，其中構成胎冠增強件(3，31，32，33，34)的零件的導電性非常低，並且其中導電帶(8)與外胎面的徑向內表面接觸。
4.如權利要求2所述的充氣輪胎，其特徵在於，該外胎面(4，41，42)不導電，包括一個由導電混合物製成的、且沿徑向在外胎面(4)的整個厚度上延伸的襯墊(43)；其中構成胎冠增強件(3，31，32，33，34)的零件的導電性非常低，且其中該導電帶(8)與襯墊(43)的一部分接觸，所述襯墊(43)的該部分和外胎面(4，41，42)的徑向內表面相交。
5.如權利要求3所述的充氣輪胎，其特徵在於，該導電帶(8)由第一帶(81)和第二帶(82)組成，每一個導電帶的一個末端互相接觸，第一個帶(81)的另一個末端與胎圈保護橡膠(5)的內表面接觸，而第二個帶(82)的另一個末端與外胎面(4，41，42)的徑向內表面接觸。
6.如權利要求4所述的充氣輪胎，其特徵在於，該導電帶由第一帶(81)和第二帶(82)組成，每一個導電帶的一個末端互相接觸，第一個帶(81)的另一個末端與胎圈保護橡膠(5)的內表面接觸，而第二個帶(82)的另一個末端與襯墊(43)的一部分相接觸，所述襯墊(43)的該部分與外胎面(4，41，42)的徑向內表面相交。
7.如權利要求2所述的充氣輪胎，其特徵在於，外胎面(4，41，42)包括能夠從外表面至內表面導電的裝置，其中構成該胎冠增強件(3，31，32，33，34)的零件為導電性的，並與所述裝置接觸；其中該導電帶(8)與胎冠增強件的徑向內面部分接觸。
8.如權利要求2所述的充氣輪胎，其特徵在於，外胎面(4，41)不導電，並包括可從外表面至內表面導電的裝置(43)；其中所述外胎面包括布置在其內表面上並由導電混合物構成的底層(42)，所述底層與所述裝置(43)接觸；其中構成胎冠增強件(3，31，32，33，34)的零件的導電性非常低；且其中該導電帶(8)的一個末端與該底層(42)接觸。
9.如上述權利要求中任何一項所述的充氣輪胎，其特徵在於，該導電帶由沿著所希望的通道噴射的橡膠溶液構成。
10.如權利要求1所述的輪胎，其特徵在於，它由被一個或多個撓性的自支承件(9)所支承的一個環形外胎面(4)構成，該自支承件(9)的導電性非常低，並位於所述外胎面的內側上，所述自支承件利用裝置(5)與車輪連接，從而形成一個非充氣輪胎。
全文摘要
一種用於安裝在車輪上並支承負載的輪胎，它由以下部分組成外表面與地面接觸並包括一個可在地面和胎圈區域(B)之間導電的裝置的一個胎冠區域(S)；用以保證車輪和輪胎之間接觸從胎圈區域(B)，其與車輪接觸的組成部分(5)為導電性的；和連接該輪周區域(S)和胎圈區域(B)的胎壁區域(F)；其特徵為，該胎壁區域(F)的組成部分由導電性非常低的材料製成；該輪胎包括至少一個厚度和寬度很小的、由導電材料製成的、且徑向沿著一條通道放置的導電帶(8)；該通道從與它接觸的胎冠區域(S)的所述內面部分延伸至胎圈區域(B)，該胎圈區域(B)則與用以接觸車輪的所述組成部分(5)相接觸。
文檔編號B60C19/00GK1775574SQ200510123700
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月18日 優先權日2004年11月18日
發明者S·尼古拉斯 申請人:米其林技術公司, 米其林研究和技術股份有限公司